QCM : Énergie électrique triphasée — 30 questions

Explication

Les alternateurs triphasés des centrales nucléaires fournissent actuellement des puissances de 900, 1300 et 1450 MVA. Les valeurs proposées en deuxième position correspondent plutôt à d’autres niveaux de puissance du réseau, pas à cette série d’alternateurs.

Explication

Les réseaux d’Europe, d’Asie et d’Afrique fonctionnent généralement à 50 Hz. La fréquence de 60 Hz caractérise notamment les réseaux d’Amérique du Nord, ce qui ne correspond pas aux régions demandées.

Explication

La limite de 400 000 volts résulte d’un compromis entre la réduction des pertes en ligne et le coût des installations. La tension de sécurité concerne la très basse tension et ne détermine pas le niveau du grand transport.

Explication

La très basse tension en courant alternatif est limitée à 50 V, valeur appelée tension de sécurité. Une tension comprise entre 50 V et 400 V relève d’un autre domaine de tension.

Explication

La puissance se calcule par $P=U\times I$, donc $P=12\times2=24\ \text{W}$. Diviser la tension par le courant donnerait une autre grandeur électrique, et non la puissance.

Explication

La valeur moyenne est la moyenne arithmétique du signal calculée sur une période. La valeur continue produisant le même échauffement définit plutôt la valeur efficace.

Explication

La valeur efficace est définie par l’échauffement équivalent produit dans une résistance. La valeur moyenne correspond à une moyenne arithmétique sur une période et ne mesure pas directement cet échauffement.

Explication

Pour un régime sinusoïdal, $V_{eff}=\frac{V_{max}}{\sqrt{2}}$, soit environ $\frac{325}{\sqrt{2}}\approx230\ \text{V}$. La valeur de 325 V est l’amplitude maximale, pas la valeur efficace.

Explication

La puissance instantanée est le produit $p(t)=v(t)i(t)$, donc $p(t)=10\times2=20\ \text{W}$. Le signe négatif indiquerait une fourniture d’énergie avec les conventions adaptées, ce qui ne correspond pas ici.

Explication

La puissance active est la valeur moyenne de la puissance instantanée et s’exprime en watts ; elle correspond notamment à l’échauffement ou au mouvement utile. Le produit $UI$ sans facteur de puissance représente la puissance apparente, exprimée en voltampères.

Explication

En régime sinusoïdal, $P=UI\cos\varphi$, donc $P=230\times4\times0,8=736\ \text{W}$. La valeur $920\ \text{W}$ omet le facteur de puissance et correspondrait au produit $UI$.

Explication

Une résistance idéale impose une tension proportionnelle au courant selon $v(t)=R\,i(t)$. Contrairement à une bobine ou à un condensateur, elle ne provoque pas de déphasage entre tension et courant.

Explication

L’impédance représente l’opposition globale au courant en combinant résistance et réactance, avec une valeur qui peut varier selon la fréquence. Une résistance idéale, en revanche, ne dépend pas de la fréquence et ne comporte pas de réactance.

Explication

Les impédances de composants en série s’additionnent ; la résistance apporte $R$ et la bobine apporte $jL\omega$, d’où $Z=R+jL\omega$. L’expression contenant $C$ correspond à un condensateur et ne décrit pas ce modèle moteur.

Explication

La puissance apparente est le produit $S=UI$ et s’exprime en voltampères. L’expression $UI\cos\varphi$ donne la puissance active, tandis que $UI\sin\varphi$ donne la puissance réactive.

Explication

Le facteur de puissance vérifie $fp=\frac{P}{S}$, donc ici $fp=\frac{800}{1000}=0{,}8$. La valeur $1{,}25$ provient de l’inversion du rapport et ne correspond pas à la définition du facteur de puissance.

Explication

La puissance réactive $Q$ mesure les échanges avec les éléments réactifs et s’exprime en voltampères réactifs, souvent notés var. La puissance active correspond plutôt à l’énergie effectivement dissipée ou convertie par le récepteur.

Explication

Une inductance pure consomme une puissance réactive positive et aucune puissance active, alors qu’un condensateur pur fournit une puissance réactive négative sans puissance active. La puissance active est consommée par une résistance pure, pas par ces éléments idéaux.

Explication

La tension simple $V$ est définie entre une phase et le neutre. Une tension mesurée entre deux phases est une tension composée, notée $U$ dans ce contexte.

Explication

Dans un réseau triphasé équilibré, la tension composée entre deux phases vérifie $U=\sqrt{3}V$. La tension simple $V$ est mesurée entre une phase et le neutre, ce qui explique qu’elle soit différente de $U$.

Explication

Le couplage en étoile possède un point commun qui peut être relié au conducteur neutre. Le couplage en triangle forme une boucle entre les phases et ne reçoit pas de conducteur neutre.

Explication

Dans un système équilibré, les trois courants de ligne se compensent vectoriellement, de sorte que leur somme est nulle et que le courant dans le neutre l’est également. Les courants de ligne restent pourtant non nuls dans les phases du récepteur.

Explication

La puissance active triphasée s’écrit $P=\sqrt{3}UI\cos\varphi$, indépendamment du couplage étoile ou triangle. L’expression avec le sinus correspond à la puissance réactive, tandis que les autres coefficients ne conviennent pas au système triphasé considéré.

Explication

Dans un système triphasé, les trois expressions sont respectivement $P=\sqrt{3}UI\cos\varphi$, $Q=\sqrt{3}UI\sin\varphi$ et $S=\sqrt{3}UI$. L’échange entre sinus et cosinus dans la deuxième proposition confond les rôles des puissances active et réactive.

Explication

Le théorème de Boucherot impose l’addition séparée des puissances actives et réactives, tandis que la puissance apparente ne se somme pas directement. La deuxième proposition inverse précisément cette règle en traitant la puissance apparente comme une grandeur additive.

Explication

La compensation capacitive d’une installation inductive diminue la puissance réactive appelée et le courant circulant dans la ligne, alors que la puissance active reste inchangée. La deuxième proposition décrit l’effet opposé sur les grandeurs réactives et le courant.

Explication

Même lorsque les signaux sont déformés, la puissance instantanée reste le produit $u(t)i(t)$ et la puissance apparente vaut $S=UI$. En revanche, la relation sinusoïdale $P=UI\cos\varphi$ n’est plus généralement valide, car les harmoniques interviennent.

Explication

Une harmonique se caractérise par une fréquence égale à un multiple de la fréquence du signal, alors que le fondamental correspond à la fréquence de base. La deuxième proposition confond la fréquence, qui définit l’harmonique, avec l’amplitude.

Explication

En présence d’harmoniques, la puissance apparente vérifie $S^2=P^2+Q^2+D^2$, ce qui ajoute la contribution de la distorsion. La dernière relation correspond au cas où cette contribution n’est pas prise en compte.

Explication

Le facteur de puissance est défini par $fp=P/S$ et inclut l’effet des harmoniques, alors que le DPF décrit le déphasage entre le fondamental du courant et la tension. La deuxième proposition échange donc les définitions des deux facteurs.