Électrotechnique, 2e édition

ISBN9782553007200 EditeurPresses internationales Polytechnique pages688 Parution1999-02-05
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Quatrième de couverture

En raison de la multiplication des convertisseurs statiques, il est de plus en plus rare de retrouver des courants sinusoïdaux équilibrés dans les réseaux électriques. Trop souvent, les courants sont déformés et inégaux. Par conséquent, l'approche classique, consistant à limiter l'étude aux charges linéaires, doit faire place à une approche générale, englobant aussi bien le régime sinusoïdal équilibré que les régimes déséquilibré et déformé. C'est cette approche que les auteurs d'Électrotechnique proposent dans cet ouvrage.

Ce manuel s'adresse aux étudiants en génie électrique qui suivent un premier cours en électrotechnique, ainsi qu'aux étudiants de dernière année et des cycles supérieurs qui veulent approfondir certains aspects de cette matière. Par ailleurs, il constitue une excellente référence pour les ingénieurs désirant rafraîchir leurs connaissances.

Après un bref rappel des notions de base en électricité et des circuits magnétiques, les auteurs présentent les transformateurs, les moteurs asynchrones, les circuits triphasés équilibrés et déséquilibrés de même que l'outil puissant que sont les composantes symétriques. Ils abordent également les effets des harmoniques dans un réseau, la puissance en régimes déséquilibré et déformé ainsi que les impédances des machines électriques. Les auteurs utilisent l'approche nord-américaine, c'est-à-dire des développements théoriques réduits au strict minimum et appuyés par de nombreux exemples.

AUTEURS

Les deux auteurs sont professeurs au Département de génie électrique de l'École Polytechnique de Montréal. Ils comptent à eux deux, plus de cinquante années d'expérience dans l'enseignement de l'électrotechnique. Réal-Paul Bouchard se spécialise dans les circuits triphasés et les machines électriques; Guy Olivier s'intéresse particulièrement aux tranformateurs, à l'électronique de puissance et aux problèmes reliés aux harmoniques.

Argumentaire

CLIENTÈLE CIBLE
Ce manuel s'adresse aux étudiants en génie électrique qui suivent un premier cours en électrotechnique, ainsi qu'aux étudiants de dernière année et des cycles supérieurs qui veulent approfondir certains aspects de cette matière. Par ailleurs, il constitue une excellente référence pour les ingénieurs désirant rafraîchir leurs connaissances.

BESOIN
En raison de la multiplication des convertisseurs statiques, il est de plus en plus rare de retrouver des courants sinusoïdaux équilibrés dans les réseaux électriques. Trop souvent, les courants sont déformés et inégaux. Par conséquent, l'approche classique, consistant à limiter l'étude aux charges linéaires, doit faire place à une approche générale, englobant aussi bien le régime sinusoïdal équilibré que les régimes déséquilibré et déformé. C'est cette approche que les auteurs d'Électrotechnique proposent dans leur ouvrage.

TRAITEMENT DU SUJET
La matière couverte est vaste. Après une révision des notions de base sur les circuits monophasés en régime sinusoïdal, les auteurs présentent les circuits magnétiques et plus particulièrement les transformateurs et les moteurs asynchrones. Ils traitent également des circuits triphasés équilibrés et déséquilibrés, des composantes symétriques utilisées pour l'analyse des circuits triphasés déséquilibrés ainsi que du comportement des machines électriques et des réseaux en régime déséquilibré. Les problèmes reliés aux harmoniques dans les circuits triphasés constituent aussi un sujet important. Les développements théoriques ont été réduits au strict minimum et de nombreux exemples résolus explicitent les points essentiels. Un grand nombre d'exercices permettent aux étudiants de vérifier leur compréhension des sujets traités. Les réponses à la plupart de ces exercices figurent en annexe. De plus, à la fin de l'ouvrage, les auteurs ont joint le texte de leurs principales séances de travaux pratiques.
Chapitre 1 - Éléments de circuit en courant alternatif
Notions de base et définitions. Convention des lettres. Comportement des éléments passifs en régime sinusoïdal. Phaseurs. Représentation temporelle. Réactances complexes. Impédance et admittance. Circuits en régime sinusoïdal. Puissance dans une résistance. Puissance dans une inductance. Puissance dans un condensateur. Puissance réactive. Puissance dans une impédance. Puissance dans une source. Puissance apparente. Facteur de puissance. Amélioration du facteur de puissance. Mesure de la puissance. Théorème de Thévenin. Théorème de Norton. Théorème de superposition. Notions d'algèbre complexe. Notions importantes

Chapitre 2 - Circuit magnétique
Analogie entre circuit électrique et circuit magnétique. Relation de base. Force magnétique. Calculs de circuits magnétiques. Effet de frange. Effet de coin. Circuit avec entrefer et arrangement série-parallèle. Flux de fuite. Pertes par hystérésis. Pertes par courants induits. Valeurs usuelles. Relais. Notions importantes

Chapitre 3 - Transformateur
Principales applications. Classification des transformateurs. Transformateur idéal. Pertes dans le cuivre. Réactance de fuite. Courant de magnétisation. Courant d'appel. Transformateur en charge. Circuit équivalent. Circuit équivalent simplifié. Fonction de transfert. Impédance d'entrée. Plaque signalétique. Réponse en fréquence. Rendement. Chute de tension interne. Essais sur les transformateurs. Valeurs relatives. Prises. Comportement thermique. Transformateurs à plusieurs enroulements. Transformateurs en parallèle. Autotransformateur. Transformateurs d'instrumentation. Appareils standard de mesure. Notions importantes

Chapitre 4 - Circuits triphasés équilibrés
Définitions. Généralités. Connexion en étoile. Tensions de ligne et de phase. Connexion en triangle. Nomenclature usuelle. Charges équilibrées. Relations entre un circuit en étoile et un circuit en triangle. Mesure de la puissance dans un circuit triphasé. Méthode des deux wattmètres. Vérification du facteur de puissance dans un circuit équilibré. Puissance instantanée dans un circuit triphasé équilibré. Wattmètre à double élément. Wattmètre à trois éléments. Wattmètre à 2 1/2 éléments. Énoncé d'une charge. Simplification en circuits équilibrés. Charges triphasées équilibrées en parallèle. Correction du facteur de puissance. Facturation industrielle. Notions importantes

Chapitre 5 - Circuits triphasés déséquilibrés
Circuits déséquilibrés avec fil neutre. Circuits déséquilibrés sans fil neutre. Séquencemètre. Notions importantes

Chapitre 6 - Composantes symétriques
Génération d'un système déséquilibré à l'aide de systèmes équilibrés. Théorème de Fortescue. Composantes symétriques appliquées aux circuits triphasés. Système original déséquilibré. Système de séquence directe. Système de séquence inverse. Système de séquence homopolaire. Opérateur «a». Réduction d'un système déséquilibré en ses composantes symétriques. Relations ligne-phase. Composantes symétriques appliquées aux courants. Composantes symétriques appliquées aux impédances. Résumé des principaux cas particuliers. Relations entre les tensions, les courants et les impédances des diverses séquences. Mesure des courants de séquence. Puissance en régime déséquilibré. Pertes dans une ligne équilibrée. Facteur de puissance généralisé. Correction du facteur de puissance. Notions importantes

Chapitre 7 - Transformateurs en triphasé
Types de construction. Types de connexion et conventions. Connexion triangle-triangle (Dd0). Connexion en V. Connexion triangle-étoile (Dy1 et Dy11). Connexion étoile-triangle (Yd1 et Yd11). Connexion étoile-étoile (Yy0). Connexion étoile-étoile-triangle (Ydy0). Connexion zigzag (Dz0 et Dz10). Connexion Scott. Connexion en T (Tt11, Tt1 et Tt0). Transformateurs de mise à la terre. Courants de magnétisation en triphasé. Compensateurs de séquence homopolaire. Circuit équivalent des transformateurs triphasés. Sommaire des connexions triphasées de transformateurs

Chapitre 8 - Harmoniques
Courants harmoniques. Analyse de Fourier. Puissance en régime déformé. Coefficient de distorsion, facteur de crête et facteur K. Composantes symétriques en régime déformé. Transformateurs triphasés en régime déformé. Séquence des harmoniques. Harmoniques pairs. Courant de neutre. Transformateurs de type K. Transformateurs déphaseurs. Facteur de puissance généralisé en régime déformé. Solutions

Chapitre 9 - Moteur asynchrone triphasé
Stator. Rotor. Champ tournant. Vitesse synchrone. Principe de fonctionnement. Circuit équivalent. Théorème de Thévenin appliqué au stator. Production du couple. Couple de démarrage. Couple maximal développé. Caractéristiques couple-glissement. Influence de la résistance du circuit du rotor. Essais sur un moteur asynchrone triphasé. Classification des rotors à cage d'écureuil. Plaque signalétique. Problèmes de démarrage. Moteurs à haut rendement. Opération à vitesse variable. Variateurs de vitesse. Moteur en régime déséquilibré. Notions importantes

Chapitre 10 - Moteur asynchrone monophasé
Principes de fonctionnement. Enroulement de démarrage. Moteurs à phase auxiliaire. Moteur à bagues de déphasage.
Circuit équivalent en marche normale. Notions importantes

Chapitre 11 - Impédances des machines aux courants de séquence
Machines tournantes. Transformateurs. Lignes de transport

Chapitre 12 - Bases de calcul
Méthode de la base de tension. Méthode de la base de puissance. Valeurs en pourcentage

Chapitre 13 - Calcul des courants de court-circuit
Précision dans les calculs de courants de court-circuit

Chapitre 14 - Appareils de mesure
Appareils à aimant permanent. Appareils à fer mobile. Appareils électrodynamiques. Capteur à effet Hall. Appareils numériques

Textes de travaux pratiques
Réponses aux exercices
Références