Notions de base et machines électriques - جزائريون

1 SCIENCES SUP. Exercices et probl mes corrig s avec rappels de cours STS IUT Licence coles d'ing nieurs EXERCICES. ET PROBL MES. D' LECTROTECHNIQUE. Notions de base et machines lectriques Luc Lasne EXERCICES. ET PROBL MES. D' LECTROTECHNIQUE. Notions de bases et machines lectriques Rappels de cours Luc Lasne Professeur agr g l'Universit de Bordeaux 1. Illustration de couverture : DigitalVision . Dunod, Paris, 2005. ISBN 2 10 049064 8. Avant propos Cet ouvrage regroupe 7 synth ses de cours, 38 exercices corrig s et 11 probl mes, corrig s de fa on particuli rement d taill e, qui abordent des applications diverses du domaine courant fort du g nie lectrique. L' lectrotechnique est une mati re assez vaste qui poss de ses particularit s, son langage propre, ses outils incontourna- bles, et n cessite des bases solides en manipulation des circuits et des puissances lectriques.

2 La rigueur n cessaire l' tude des syst mes triphas s et des machines lectriques, pour ne citer qu'eux, ne peut s'acqu rir qu'en se mettant l' preuve . sur des exercices vari s avant d'aborder des sujets plus complets. Mais ce travail est extr mement payant en terme de compr hension et de r ussite scolaire. Voil pourquoi cet ouvrage propose, pour chaque th me abord une progression identique : une synth se de cours qui pr sente les Notions incontournables , une s rie d'exercices permettant de gagner en confiance et de cerner facilement les points claircir et, pour finir, un ou plusieurs probl mes plus ardus. Les diff rents th mes sont abord s dans une certaine id e de progression et il est vivement conseill de Dunod La photocopie non autoris e est un d lit.

3 Respecter cet ordre afin de profiter d'une vision coh rente de la mati re. Parmi ces probl mes figurent d'ailleurs deux sujets de synth se (probl me no 4 et no 11). n cessitant chacun un certain recul sur les Notions abord es au pr alable. Enfin une bibliographie sommaire aidera le lecteur d sireux d'en savoir plus trouver les ouvrages qui ont contribu l' laboration de ce recueil de sujets et aux synth ses de cours. En d finitive, cet ouvrage destin aux tudiants des fili res technologiques et physiques d sirant pr parer correctement leurs preuves d' lectrotechnique, se r v - lera galement un recueil int ressant de sujets permettant la pr paration des concours sp cialis s de l'enseignement : CAPES, CAPET et Agr gation de g nie lectrique et physique appliqu e.

4 Remerciements Je remercie tout particuli rement mes anciens professeurs de l'ENS de Cachan qui ont su me donner le go t de cette mati re passionnante qu'est l' lectrotechnique. Je tiens tout particuli rement remercier M. Jean-Claude Gianduzzo, de l'Universit . de Bordeaux 1, pour ses nombreuses r ponses mes questions, ses connaissances et son aptitude toute particuli re les transmettre. Merci galement Didier Geoffroy pour ses pr cieuses indications sur l'alternateur reli au r seau. Merci enfin au groupe Merlin-G rin/Schneider-electric pour leur aimable autorisation d'utilisation de docu- mentation constructeur. Je joins ces remerciements une pens e tous les coll gues et amis du monde de l'enseignement et des sciences.

5 Plus personnellement et de fa on infiniment plus intime je remercie Armelle, ma femme, et ma petite Salom pour leur patience lors de la r daction de cet ouvrage. Merci pour tout l'amour qu'elles m'apportent jour apr s jour . Table des mati res AVANT PROPOS III. CHAPITRE 1 CIRCUITS MONOPHAS S ET TRIPHAS S, PUISSANCES LECTRIQUES 1. Synth se de cours n 1 : Circuits monophas s et puissances lectriques, cas particulier du r gime sinuso dal 1. Lois de base et conventions des circuits lectriques 1. R cepteurs lectriques lin aires 2. R gime continu et r gimes variables 3. Valeurs caract ristiques des r gimes p riodiques quelconques 4. Le r gime sinuso dal et sa repr sentation complexe 5. Les puissances lectriques 9.

6 S rie d'exercices n 1 : Circuits monophas s et puissances lectriques 12. Dunod La photocopie non autoris e est un d lit. nonc s 12. Correction des exercices 15. Synth se de cours n 2 : Syst mes triphas s 20. Syst me triphas : les bases 20. Puissances en triphas 24. Sch ma quivalent monophas d'un syst me quilibr 25. S rie d'exercices n 2 : Circuits triphas s 25. nonc s 25. Correction des exercices 30. VI Exercices et probl mes d' lectrotechnique Probl me n 1 : Charges monophas es et triphas es 39. nonc 39. Correction d taill e 42. Probl me n 2 : Syst mes triphas s d s quilibr s 48. nonc 48. Correction d taill e 51. CHAPITRE 2 CIRCUITS MAGN TIQUES ET TRANSFORMATEURS 59. Synth se de cours n 3 : Circuits magn tiques et transformateurs 59.

7 Circuits magn tiques en lectrotechnique 59. Circuits magn tiques en r gime alternatif sinuso dal 62. Transformateurs 64. Transformateurs triphas s 67. S rie d'exercices n 3 : Circuits magn tiques et transformateurs 69. nonc s 69. Correction des exercices 74. Probl me n 3 : Caract risation et utilisation de transformateur industriel, mise en parall le de transformateurs 82. nonc 82. Correction d taill e 86. Probl me n 4 : Mod lisation d'un tron on de r seau, conclusions sur la n cessit d'interconnexion des r seaux 94. nonc 94. Correction d taill e 97. CHAPITRE 3 CHARGES NON LIN AIRES, HARMONIQUES DE COURANTS ET R GIMES TRANSITOIRES 107. Synth se de cours n 4 : Charges non lin aires, harmoniques de courants et r gimes transitoires 107.

8 Charges non lin aires et puissances en r gime d form 107. D composition du courant en s rie de Fourier, notion d'harmoniques de courant 108. Les r gimes transitoires en lectrotechnique 110. S rie d'exercices n 4 : Grandeurs non sinuso dales et r gimes transitoires 113. nonc s 113. Correction des exercices 116. Probl me n 5 : Charges non-lin aires, propagation et cons quences des courants non sinuso daux 124. nonc 124. Correction d taill e 127. Table des mati res VII. CHAPITRE 4 machines COURANT CONTINU 137. Synth se de cours n 5 : machines courant continu 137. Principe et constitution de la machine courant continu 137. Sch mas quivalents de la machine, fonctionnements en moteur et en g n ratrice 138.

9 Montages s rie et parall le (shunt) 140. S rie d'exercices n 5 : machines courant continu 141. nonc s 141. Correction des exercices 145. Probl me n 6 : Choix et caract risation d'une machine courant continu pour une utilisation embarqu e 153. nonc 153. Correction d taill e 156. Probl me n 7 : Machine courant continu : r versibilit et r gimes transitoires 161. nonc 161. Correction d taill e 164. CHAPITRE 5 machines SYNCHRONES 173. Synth se de cours n 6 : Champs tournants et machines synchrones 173. Notion de champ tournant 173. machines synchrones 176. Fonctionnements moteur et alternateur, coulement des puissances et rendement 178. Alternateur coupl un r seau 179. S rie d'exercices n 6 : machines synchrones et alternateurs 180.

10 Nonc s 180. Correction des exercices 185. Probl me n 8 : tude d'un alternateur / moteur de centrale hydro lectrique 193. nonc 193. Correction d taill e 196. Dunod La photocopie non autoris e est un d lit. Probl me n 9 : Alternateur raccord au r seau, compensateur synchrone 202. nonc 202. Correction d taill e 205. CHAPITRE 6 machines ASYNCHRONES 215. Synth se de cours n 7 : Moteurs asynchrones 215. Principe du moteur asynchrone et glissement 215. Construction du sch ma quivalent monophas du moteur asynchrone 216. coulement des puissances et rendement 217. Expression des puissances et des couples sous tension et fr quence constantes 218. VIII Exercices et probl mes d' lectrotechnique S rie d'exercices n 7 : machines asynchrones et alternateurs 220.