Caractériser le réseau triphasé

I. L'identification des prises de courant

Il existe principalement deux types de prises de courant :

• le monophasé, destiné à une utilisation domestique ;

• le triphasé, destiné à une utilisation industrielle.

Les bornes femelles sont reliées aux conducteurs de phase ($Ph$) et au neutre ($N$), qui servent à transmettre l’énergie électrique. La borne mâle ($PE$) est reliée à la protection électrique, qui est associée au disjoncteur différentiel.

Le câblage de deux des conducteurs est normalisé :

• le neutre, en bleu :

• la terre, en jaune et vert : indispensable au fonctionnement du disjoncteur différentiel, ce conducteur ne sert pas à la transmission de l’énergie.

Les couleurs des autres câbles sont conventionnelles. Le conducteur de phase est généralement rouge, parfois noir ou marron.

II. La tension sinusoïdale

La tension mesurée aux bornes d’une prise de courant domestique (EDF) est sinusoïdale. L’équation de sa courbe est :

• En fonction de la fréquence $f$ : $u(t) = U_{\text{max}} \sin(2\pi \times f \times t + \phi)$ ;

• En fonction de la pulsation $\omega$ : $u(t) = U_{\text{max}} \sin(\omega \times t + \phi)$ ;

• En fonction de la période $T$ : $u(t) = U_{\text{max}} \sin\left(2\pi \cdot \dfrac{t}{T} + \phi\right)$ ;

avec :

•  $\omega = 2\pi \cdot f$ : la pulsation, en radian par seconde ($rad/s$) ;

•  $\phi$ : la phase à l’instant $t = 0$, en radian ($rad$) ;

•  $(\omega \times t + \phi)$ : la phase à l’instant $t$ (quelconque).

III. Le réseau triphasé

Le réseau triphasé est constitué de $4$ conducteurs : $3$ fils de phase et le fil de neutre (bleu), voire de $5$ conducteurs : $3$ fils de phase, un fil de neutre et un fil de terre (jaune et vert).

1) Les tensions simples

On appelle tensions simples les tensions mesurées entre chaque phase et le neutre. Elles sont notées $v_1$, $v_2$ et $v_3$.

Elles ont toutes les trois la même amplitude $V_{\text{max}}$ et la même valeur efficace $V_{\text{eff}}$.

Ces tensions sont déphasées entre elles de 120° et décalées d’un tiers de période ($\dfrac{T}{3}$).

Visualisation des tensions en triphasé

2) Les tensions composées

On appelle tension composée la tension mesurée entre deux phases. En régime triphasé, comme il y a $3$ phases, il y a donc $3$ tensions composées, notées $u_{12}$ (tension entre la phase $1$ et la phase $2$), $u_{23}$ et $u_{31}$.

Elles ont la même amplitude $U_{\text{max}} = V_{\text{max}} \times \sqrt{3}$ et leur valeur efficace est $U_{\text{eff}} = V_{\text{eff}} \times \sqrt{3}$.

Elles sont déphasées de 120° et décalées d’un tiers de période ($\dfrac{T}{3}$).

À savoir

Le rapport des valeurs efficaces des tensions est : $\dfrac{U}{V} = \sqrt{3}$.

Exemple

Pour le secteur EDF, c’est-à-dire un réseau $230~V~/~400~V$, les tensions simples et composées se répartissent ainsi :

3) La visualisation des tensions

Remarque

Il est plus aisé de visualiser les tensions sur un système ExAO, car, en général, les oscilloscopes ne possèdent que deux voies.

Pour visualiser les tensions simples et composées, il faut une alimentation triphasée $6~/~12~V$, trois capteurs voltmètres, une console ExAO et des conducteurs.

On réalise alors les montages suivants :

Visualisation des tensions simples

Visualisation des tensions composées

4) Le montage des récepteurs triphasés

Les récepteurs triphasés comportent en général trois dipôles identiques qui peuvent être couplés de trois façons :