Fiche de révision : Notions de puissance électrique

📋 Plan du Cours

1. Tensions continues et alternatives
2. Réseau triphasé basse tension
3. Couplages triphasés des récepteurs
4. Puissance en courant continu
5. Puissances en courant alternatif
6. Énergie, rendement et applications

📖 1. Tensions continues et alternatives

🔑 Notions clés & Définitions

• Tension continue : Conserve une polarité et une valeur généralement constantes au cours du temps.
• Tension alternative sinusoïdale : Varie périodiquement et se caractérise par une période T et une fréquence f ; en France, sa fréquence est de 50 Hz.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une tension alternative sinusoïdale, la tension efficace vérifie $U=\frac{\hat{U}}{\sqrt{2}}$ ; ainsi, pour $\hat{U}=325\ \mathrm{V}$, on obtient $U=230\ \mathrm{V}$.

Compléments

📌 Une tension continue est généralement obtenue par redressement d’une tension alternative à l’aide de diodes.

• La tension continue est fournie par:

  • une pile
  • une batterie
  • une génératrice à courant continu

• La tension alternative sinusoïdale est fournie par un alternateur ou un onduleur et est utilisée pour la distribution électrique, l’éclairage, le chauffage et les moteurs alternatifs.

💡 Astuce mémo

Continue = constante ; alternative = périodique et sinusoïdale

📖 2. Réseau triphasé basse tension

🔑 Notions clés & Définitions

• Réseau triphasé basse tension : Se note 3×400 V ou 230 V/400 V.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La relation entre la tension composée U et la tension simple V est $U=V\sqrt{3}$.

📌 Dans un réseau triphasé, la tension simple V est mesurée entre une phase et le neutre, tandis que la tension composée U est mesurée entre deux phases.

• Dans un réseau triphasé 230 V/400 V, la tension simple vaut 230 V et la tension composée vaut 400 V.

• Les trois tensions triphasées sont déphasées de 120° les unes par rapport aux autres.

💡 Astuce mémo

230 V entre phase et neutre, 400 V entre phases

📖 3. Couplages triphasés des récepteurs

★ À maîtriser

📌 Le choix entre le couplage étoile et le couplage triangle dépend de la tension nominale des récepteurs et de la tension du réseau.

📌 Les deux couplages possibles d’un récepteur triphasé sont le couplage étoile et le couplage triangle.

Compléments

• Une installation triphasée comporte un générateur et des récepteurs.

💡 Astuce mémo

Étoile ou triangle selon la tension nominale du récepteur

📖 4. Puissance en courant continu

★ À maîtriser

📐 Formule — En courant continu, la puissance électrique vérifie $P=U\cdot I$, avec P en watt, U en volt et I en ampère.

📐 Formule — En utilisant la loi d’Ohm $U=R\cdot I$, la puissance continue peut s’écrire $P=R\cdot I^2$.

Compléments

📐 Formule — En utilisant $I=\frac{U}{R}$, la puissance continue peut aussi s’écrire $P=\frac{U^2}{R}$.

💡 Astuce mémo

Tension et courant → puissance électrique

📖 5. Puissances en courant alternatif

★ À maîtriser

📐 Formule — Le triangle des puissances vérifie $S=\sqrt{P^2+Q^2}$ et le facteur de puissance vérifie $\cos\varphi=\frac{P}{S}$.

📐 Formule — Pour un récepteur triphasé, les puissances active, réactive et apparente vérifient respectivement $P=\sqrt{3}\cdot U\cdot I\cdot\cos\varphi$, $Q=\sqrt{3}\cdot U\cdot I\cdot\sin\varphi$ et $S=\sqrt{3}\cdot U\cdot I$.

📌 En courant alternatif, la puissance active P est transformée en énergie mécanique ou calorifique, la puissance réactive Q correspond à l’énergie magnétisante et la puissance apparente S est la somme vectorielle des deux autres.

Compléments

• Le facteur de puissance vaut:
  • 0,7 à 0,8 pour un moteur en charge
  • 0,18 pour un moteur à vide
  • 1 pour une résistance chauffante
  • 0,928 pour un appareil à tube fluorescent compensé
  • 0,4 pour un appareil à tube fluorescent non compensé

💡 Astuce mémo

Le triangle des puissances relie P, Q et S

📖 6. Énergie, rendement et applications

★ À maîtriser

📐 Formule — La loi d’Ohm pour un conducteur passif est $U=R\cdot I$, où R est la résistance du conducteur en ohm.

📐 Formule — L’effet Joule produit une puissance calorifique vérifiant $P=R\cdot I^2=U\cdot I=\frac{U^2}{R}$.

📐 Formule — Le rendement d’un système est le rapport entre sa puissance utile en sortie PV et sa puissance absorbée en entrée PA : $\eta=\frac{P_V}{P_A}$.

Compléments

📐 Formule — L’énergie calorifique produite par effet Joule pendant une durée t vérifie $W=R\cdot I^2\cdot t$ et s’exprime en joules.

📌 Les formules triphasées de P, Q et S sont valables quel que soit le couplage du récepteur.

• Un exercice d’application étudie un récepteur triphasé équilibré constitué de trois radiateurs de résistance 100 Ω, alimenté par un réseau 230 V/400 V à 50 Hz, avec comparaison des couplages étoile et triangle.

💡 Astuce mémo

Puissance absorbée → puissance utile → rendement

📊 Tableaux de synthèse

Tensions du réseau triphasé