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ÉLECTROTECHNIQUE ET ÉNERGIE ÉLECTRIQUE ÉLECTROTECHNIQUE ET ÉNERGIE ÉLECTRIQUE L

ÉLECTROTECHNIQUE ET ÉNERGIE ÉLECTRIQUE ÉLECTROTECHNIQUE ET ÉNERGIE ÉLECTRIQUE Luc Lasne 2e édition Professeur agrégé à l’université de Bordeaux 1 Préface de Jean-Claude Gianduzzo Enseignant-Chercheur en physique et électrotechnique à l’université de Bordeaux 1 DU MÊME AUTEUR • L. Lasne Exercices et problèmes d’électrotechnique. Paris, Dunod, 2005, 256 p. • L. Lasne Électronique de puissance Paris, Dunod, 2011, 288 p. Illustration de couverture : © TebNad, iStockphoto © Dunod, Paris, 2008, 2013 ISBN 978-2-10-059892-2 Préface Comme en littérature, un livre scientiﬁque ou technique révèle la personnalité de l’auteur. En premier lieu, par delà la rigueur scientiﬁque de son propos, Luc Lasne nous fait découvrir le résultat du travail opiniâtre qu’il a fourni tant pour le contenu lui-même, que pour la qualité de la rédaction et pour la somme des schémas et illustrations. En deuxième lieu on y découvre l’enseignant heureux de faire partager sa vision des choses et son savoir. Luc Lasne concrétise ici la qualité des contacts qu’il a avec « ses étudiants ». Fasse que par l’intermédiaire de ce livre il transmette sa passion de l’électrotechnique à ses lecteurs. Les premiers chapitres sont consacrés à l’étude des réseaux en régime sinusoïdal monophasé et triphasé en insistant bien sur l’aspect énergétique, ce qui est primordial en électrotechnique. L’ensemble des exercices devrait amener l’étudiant à maîtriser le sujet assez rapidement. Le chapitre 4, en dehors de son aspect un peu abstrait, est fondamental pour la compréhension du comportement des réseaux triphasés dans le cas de déséquilibres et pour la justiﬁcation des couplages des enroulements des transformateurs industriels. Les chapitres 5 et 6 traitent des circuits magnétiques linéaires. Ceux-ci sont indispensables à la compréhension de la structure des machines tournantes. C’est là qu’on découvre que la majeure partie de l’énergie magnétique utile est stockée dans « le vide » des entrefers et non pas dans la masse du matériau magnétique. L’étude des aimants est faite au chapitre 7 avec une intéressante comparaison entre les aimants classiques et les aimants terres rares. Le chapitre 8 est abstrait, il fait penser à un cours de physique. Il donne en effet des résultats très généraux, à partir de considérations énergétiques, sur les calculs de forces ou de moments de couples électromagnétiques. Ce chapitre est fondamental pour l’étude des machines de type pas à pas en particulier. Deux exemples d’application sont donnés en ﬁn de chapitre pour illustrer les notions de force et de couple. Le chapitre 9 étudie le transformateur, il exploite les acquis des chapitres 5 et 6. Ce dispositif est omniprésent dans la majorité des appareils électroniques que nous manipulons quotidiennement et au chapitre 17 on découvrira pourquoi il est indispensable dans la distribution de l’énergie électrique. La lecture de la plaque signalétique d’un transformateur industriel sera facilitée après avoir acquis la notion de « grandeurs réduites ». Le chapitre 10 traite des isolants et des condensateurs, de leurs technologies de fabrication à leur modélisation, en passant même par les réalisations récentes de « super condensateurs ». Les chapitres 11, 12, 13 et 14 sont encore une application des chapitres 5 et 6 à des circuits magnétiques en interaction via un ou plusieurs entrefers : c’est l’étude des moteurs électriques. © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit vi Préface Avant de rentrer dans le détail de chacun d’eux, le chapitre 11 fait un survol très instructif sur l’ensemble des moteurs électriques utilisés actuellement. Le chapitre 15 peut être omis en première lecture mais il faut le lire ! Il est certes abstrait car il donne une vision inattendue d’une machine. En fait il nous montre qu’il existe une machine dipha- sée capable d’avoir les mêmes performances qu’une machine polyphasée. De plus, les équations qui décrivent le fonctionnement de cette machine diphasée ne sont pas les mêmes si l’observateur qui les écrit le fait à partir du stator ou à partir du rotor. Le contenu de ce chapitre est à la base de la commande vectorielle des machines à champ tournant, il est de ce fait fondamental. C’est en quelque sorte la partie « dépoussiérée » de l’électrotechnique car c’est là que la microélectronique, l’informatique, l’automatique, l’électronique de puissance et l’électrotechnique se rencontrent. La complémentarité de ces disciplines se révèle ici. Notons à ce propos que la transformation de Concordia-Park a vu le jour au début du vingtième siècle, c’était un très bel outil mais inutilisable faute des moyens électroniques dont nous disposons actuellement. Le chapitre 16 rappelle les bases de l’analyse harmonique et traite des origines des perturbations harmoniques dans les réseaux de distribution. La non-production d’harmoniques par des dispositifs naturellement « polluants » ou leur atténuation par des dispositifs (actifs) sophistiqués sont un sujet de recherches très actuel. Enﬁn le chapitre 17 traite des réseaux de distribution. La somme des informations recueillies par Luc Lasne est précieuse pour comprendre la structure d’un tel réseau et pour qui veut se faire une idée de l’ampleur des problèmes que doivent résoudre producteurs et distributeurs d’énergie électrique. La lecture et l’assimilation du contenu de cet ouvrage permettent d’acquérir une excellente culture générale en électrotechnique. Pour ceux qui souhaitent approfondir leurs connaissances, il y a, en dehors des ouvrages spécialisés, des documents accessibles en Bibliothèque Universitaire. Je pense « aux Techniques de l’Ingénieur ». Les articles sont écrits par des spécialistes avec des mises à jour régulières. Depuis 1994 paraît une revue (contenu accessible en ligne) nommée 3EI qui est rédigée par des enseignants-chercheurs, des ingénieurs...Tous les sujets qui touchent à l’électrotechnique et l’électronique de puissance sont abordés. Jean-Claude GIANDUZZO, Enseignant retraité de l’Université de Bordeaux 1 Table des matières PRÉFACE v AVANT-PROPOS xv REMERCIEMENTS xvi INTRODUCTION 1 1 Qu’est ce que l’électrotechnique ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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’électrotechnique ? . . . . . . . 3 4 Quels sont les programmes universitaires liés à l’ingénierie électrotechnique ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 Comment tester ses connaissances ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 CHAPITRE 1 • RAPPELS ET GRANDEURS SINUSOÏDALES .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.1 Lois de base et conventions des dipôles électriques . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2 Récepteurs électriques linéaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3 Régime continu et régimes variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.4 Valeurs caractéristiques des grandeurs périodiques quelconques. . . 8 1.5 Le régime sinusoïdal et sa représentation complexe (vectorielle) . . . 9 1.6 Généralisation du théorème de Thévenin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 CHAPITRE 2 • LES PUISSANCES ÉLECTRIQUES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.1 Énergie et puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit viii Table des matières 2.2 Généralités sur uploads/Industriel/ dpiu-9782100598922.pdf