Énergie électrique
3e édition
Luc Lasne
Jean-Claude Gianduzzo
Dunod
PréfaceV
Avant-proposXV
RemerciementsXVII
Introduction1
1 Qu'est ce que l'énergie électrique ?1
2 Quelle est aujourd'hui la place de l'énergie électrique parmi les autres énergies ?2
3 Quels sont les domaines concernés par l'énergie électrique ?3
4 Quels sont les programmes universitaires liés à l'ingénierie électrotechnique ?3
5 Comment tester ses connaissances ?4
Chapitre 1 . Rappels et grandeurs sinusoïdales5
1.1 Lois de base et conventions des dipôles électriques5
1.2 Récepteurs électriques linéaires6
1.3 Régime continu et régimes variables7
1.4 Valeurs caractéristiques des grandeurs périodiques quelconques8
1.5 Le régime sinusoïdal et sa représentation complexe (vectorielle)10
1.6 Généralisation du théorème de Thévenin16
Exercices17
Chapitre 2 . Les puissances électriques20
2.1 Énergie et puissance20
2.2 Généralités sur la notion de puissance22
2.3 La puissance active en régime continu23
2.4 Puissances électriques en régime alternatif sinusoïdal23
2.5 Puissance apparente complexe, puissances associées aux récepteurs communs rencontrés en électrotechnique26
2.6 Théorème de Boucherot et triangle des puissances28
2.7 Facteur de puissance, compensation de la puissance réactive29
2.8 Puissances électriques en régime périodique non-sinusoïdal31
2.9 Mesure des puissances électriques33
Exercices34
Chapitre 3 . Circuits à courants alternatifs triphasés37
3.1 Introduction37
3.2 Système de tensions triphasé équilibré direct (TED)38
3.3 Générateur triphasé et différents couplages des phases40
3.4 Charges triphasées, équilibre et déséquilibre42
3.5 Puissances en triphasé44
3.6 Équivalence de charges, transformations « Y/D »46
3.7 Neutre, neutre fictif et schéma équivalent monophasé46
3.8 Mesures de puissances en triphasé49
Exercices50
Chapitre 4 . Systèmes triphasés déséquilibrés, résolutions matricielles et composantes symétriques52
4.1 Notion de déséquilibre local et charges à neutre relié52
4.2 Déséquilibre local sur charge à neutre non relié54
4.3 Exemple : Charge déséquilibrée et rupture de neutre57
4.4 Problématique générale des déséquilibres59
4.5 Présentation des composantes symétriques59
4.6 Constructions graphiques et remarques importantes62
4.7 Composantes symétriques des grandeurs triphasées64
4.8 Applications des composantes symétriques66
Exercices70
Chapitre 5 . Magnétisme, matériaux et circuits magnétiques73
5.1 Le magnétisme : le phénomène et ses grandeurs73
5.2 Classification des matériaux magnétiques74
5.3 Les matériaux ferro-magnétiques75
5.4 Notions incontournables et théorème d'Ampère78
5.5 Les circuits magnétiques82
5.6 Limites de la théorie des C.M. et logiciels de calcul de flux87
Exercices89
Chapitre 6 . Circuits magnétiques en régime alternatif sinusoïdal91
6.1 Introduction91
6.2 Relations importantes en régimes alternatifs91
6.3 Pertes et particularités liées aux matériaux réels93
6.4 Notions complémentaires95
6.5 Modèle linéaire d'une bobine à noyau de fer98
6.6 Loi de Lenz et équations générales des couplages magnétiques linéaires99
6.7 Modélisation générale des couplages linéaires102
Exercices104
Chapitre 7 . Circuits magnétiques à aimants permanents108
7.1 Point de fonctionnement d'un aimant permanent inséré dans un circuit magnétique108
7.2 Critère de choix d'un aimant permanent110
7.3 Caractéristiques particulières des différents types d'aimants et utilisations classiques111
7.4 Détermination pratique des dimensions d'un aimant permanent112
Exercice113
Chapitre 8 . Énergies, puissances et forces liées au magnétisme, méthode des travaux virtuels114
8.1 Formules générales des énergies d'un matériau aimanté114
8.2 Variations d'énergie, puissance et force117
8.3 Principe de réluctance minimale119
8.4 Méthode des travaux virtuels120
8.5 Dimensionnement des circuits magnétiques - produit Ae.Sb124
Exercices130
Chapitre 9 . Transformateurs134
9.1 Transformateur monophasé idéal134
9.2 Mieux comprendre le transformateur137
9.3 Le transformateur monophasé réel et son modèle138
9.4 Grandeurs associées au schéma et chute de tension au secondaire140
9.5 Notions complémentaires associées au transformateur réel142
9.6 Transformateurs triphasés145
9.7 Impédances associées aux transformateurs et ordres de grandeur148
9.8 Transformateurs en parallèle152
9.9 Autotransformateurs154
Exercices155
Chapitre 10 . Matériaux isolants et condensateurs159
10.1 Introduction159
10.2 Matériaux isolants159
10.3 Approche physique du condensateur161
10.4 Formules courant/tension et énergies163
10.5 Schéma équivalent et comportement en fréquence164
10.6 Technologies de construction des condensateurs165
10.7 Applications classiques du domaine de l'énergie167
10.8 Supercondensateurs171
Chapitre 11 . Convertisseurs électromécaniques174
11.1 Champ d'application et classification174
11.2 Principes généraux175
11.3 Les grandes familles de machines électriques177
11.4 Machines à courant continu (MCC), machines « à collecteur »177
11.5 Machines synchrones (MS)180
11.6 Machines asynchrones (MAS) ou « Machines à induction »185
11.7 Moteurs « pas à pas »187
11.8 Nombres de « pôles » des machines électriques190
11.9 Illustrations193
Chapitre 12 . Machines à courant continu196
12.1 Principes et relations générales196
12.2 Fonctionnement en régime permanent continu linéaire200
12.3 Non-linéarités dues à la saturation du circuit magnétique202
12.4 Fonctionnement en régime transitoire204
12.5 Les différents montages des machines à courant continu208
Exercices211
Chapitre 13 . Alternateurs et machines synchrones213
13.1 Principes et relations générales213
13.2 Alternateur indépendant débitant sur charge linéaire220
13.3 Machine synchrone couplée à un réseau d'énergie infinie222
13.4 Réaction d'induit d'une machine synchrone224
13.5 Étude des machines à pôles lisses : diagramme de Potier226
13.6 Étude des machines à pôles saillants : diagramme de Blondel228
13.7 Impédances associées réduites, ordres de grandeur230
13.8 Moteur synchrone232
Exercices235
Chapitre 14 . Machines asynchrones238
14.1 Principes et relations générales238
14.2 Fonctionnement à tension et fréquence constantes244
14.3 Démarrage des moteurs asynchrones248
14.4 Variation de vitesse des moteurs asynchrones249
14.5 Fonctionnement en génératrice et en frein255
14.6 Moteurs asynchrones monophasés256
Exercices257
Chapitre 15 . Transformations matricielles. Modèles « D,Q » des machines à courants alternatifs triphasés261
15.1 Matrices d'impédances et d'inductances261
15.2 Transformations matricielles classiques262
15.3 La transformée de Park et le repère du champ tournant264
15.4 Modèle « d,q » des machines synchrones267
15.5 Modèle « d,q » des machines asynchrones272
15.6 Conclusion sur les modèles d,q276
Chapitre 16 . Harmoniques et régimes déformés278
16.1 Bases mathématiques de l'étude des harmoniques279
16.2 Expressions des puissances en régime déformé285
16.3 Sources, propagation et conséquences des harmoniques288
16.4 Harmoniques pairs et impairs, courant de neutre289
16.5 Réduction et compensation des harmoniques292
Exercices292
Chapitre 17 . Les réseaux électriques296
17.1 Introduction296
17.2 Structure générale des réseaux électriques296
17.3 Production de l'énergie électrique297
17.4 Caractéristiques générales du transport et de la distribution299
17.5 Principes fondateurs des réseaux électriques302
17.6 Phénomènes liés au fonctionnement des réseaux électriques en AC306
17.7 Stratégie de fonctionnement des réseaux311
17.8 Outils de modélisation et d'étude des réseaux électriques316
17.9 Exemples de calculs liés aux modélisations321
17.10 Réseaux en haute tension continue - HVDC325
Chapitre 18 . Énergie photovoltaïque et batteries334
18.1 Introduction334
18.2 Modules solaires photovoltaïques334
18.3 Installations photovoltaïques et raccordement au réseau339
18.4 Conclusion portant sur l'énergie photovoltaïque344
18.5 Batteries d'accumulateur et stockage d'énergie électrique345
Exercices350
Conclusion355
Bibliographie et liens357
Index359