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FORMATION PROFESSIONNALISANTE PRO/EXP3 GROUPE 2 Sécurité Industrielle Electrici

FORMATION PROFESSIONNALISANTE PRO/EXP3 GROUPE 2 Sécurité Industrielle Electricité ‐ instrumentation ‐ régulation HMD / Centre IAP – 23 ‐28 Mai 2015 M. Michel BRUN EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité Électricité © 2015 - IFP Training Électricité L’énergie L’énergie est nécessaire au fonctionnement des installations : • Sous forme −Mécanique −Thermique −Hydraulique −Solaire −… EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 2 © 2015 - IFP Training Électricité L’électricité Cet apport d’énergie peut se faire grâce à l’utilisation de l’électricité qui présente de nombreux avantages, notamment : • Bons rendements des équipements électriques • Transport aisé sur grandes distances • Bonne fiabilité • Coûts d’exploitation réduits • … EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 3 © 2015 - IFP Training Électricité Le courant électrique c'est quoi ? Tous les corps (solides / liquides / gazeux) sont composés de MOLECULES Chaque molécule comprend des ATOMES Chaque atome comporte deux parties : • Le noyau, qui contient les charges POSITIVES (protons) et les neutrons • Les ELECTRONS qui, chargés NEGATIVEMENT, gravitent autour du noyau EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 4 © 2015 - IFP Training Électricité Le courant électrique Un atome au repos est stable : il est en équilibre EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 5 © 2015 - IFP Training Électricité Le courant électrique Un atome qui a perdu un électron est déséquilibré, car il devient positif EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 6 © 2015 - IFP Training Électricité Le courant électrique L'atome va donc chercher à regagner cet électron pour retrouver son équilibre EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 7 © 2015 - IFP Training EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité Électricité Le courant électrique Sens réel du courant électrique 8 © 2015 - IFP Training Électricité Le courant électrique Si l’on arrive à déplacer les électrons par un moyen quelconque, on produit alors un courant d’électrons appelé COURANT ELECTRIQUE. L’intensité du courant est la quantité d’électricité (nombre d’électrons) qui circule dans un temps donné (par analogie, débit d’un fluide). Elle est désignée par la lettre « I » et s’exprime en Ampère (A). Une intensité de 1 A correspond à un débit d’environ 6x1018 électrons/sec. EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 9 © 2015 - IFP Training Électricité Le courant électrique Lorsque les électrons se déplacent toujours dans le même sens, nous avons un COURANT CONTINU. Lorsque les électrons se déplacent alternativement dans un sens puis dans l’autre, nous avons un COURANT ALTERNATIF. Les Sources de courant susceptibles de déplacer les électrons sont appelées GENERATEURS : • GENERATRICES (ou DYNAMOS) pour le courant continu • ALTERNATEURS pour le courant alternatif. EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 10 © 2015 - IFP Training Électricité Les sources de courant EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 11 récepteur borne - GENERATICE borne + borne + borne - récepteur ALTERNATEUR © 2015 - IFP Training Électricité Tension Pour qu’il y ait courant électrique, il faut « pousser » les électrons en leur appliquant une force qui les déplacera. C’est la FORCE ELECTROMOTRICE, ou DIFFERENCE DE POTENTIEL, ou plus couramment la TENSION. L’unité de tension, désignée par la lettre U, est le VOLT (symbole V). Ex : on écrira U = 230Vac ou 24Vcc Les tensions usuelles sont NORMALISEES : • Ex : U = 12V, 24V, 48V, 110V pour le courant continu • U = 230V, 400V, 660V, 6600V, 11.000V, 30.000V pour le courant alternatif Un corps isolant permet aux électrons de ne se déplacer que très peu. EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 12 © 2015 - IFP Training Électricité Conducteurs et isolants Un corps Conducteur permet aux électrons de se déplacer rapidement Un corps isolant permet aux électrons de ne se déplacer que très peu. EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 13 © 2015 - IFP Training Électricité Conducteurs et isolants Corps bons conducteurs : • Les métaux Corps isolants : • Porcelaine, verre, bois (sec), résines, huile, air... Les isolants sont aussi appelés DIELECTRIQUES EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 14 © 2015 - IFP Training Électricité Résistance La résistance s'oppose au passage du courant • Elle correspond aux « Frottements » des électrons lors de leur déplacement • Elle est faible pour les bons conducteurs • Elle est fonction des caractéristiques intrinsèques du conducteur et de sa géométrie • L’unité de mesure est l’OHM (symbole : ) La résistance est donnée par la formule : R = x L / S = résistivité en Ώ.mm²/m L = longueur en mètres S = Section de passage du courant en mm². EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 15 © 2015 - IFP Training Électricité Analogie avec l’hydraulique EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 16 réservoir P POMPE récepteur U Débit Q Courant I Vanne Interrupteur © 2015 - IFP Training Électricité Analogie avec l’hydraulique Hydraulique Pression – Chute de pression Débit Pour deux tuyaux, la résistance opposée au passage de l’eau est fonction : • De la qualité du matériau (frottements) • De la longueur • De la section Electricité Tension – Chute de tension Intensité Pour deux conducteurs, la résistance opposée au passage du courant dépend : • Du matériau (Cu, Al.) • De la longueur • De la section A section et longueurs égales, l’aluminium est environ 1,6 fois plus résistant que le cuivre EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 17 © 2015 - IFP Training Électricité Analogie avec l’hydraulique Hydraulique On peut couper un débit d’eau avec une vanne : • Avant la vanne la pression subsiste • Après la vanne la pression est nulle • Le débit est NUL avant et après la vanne Isolation : on place un calorifuge pour empêcher les déperditions de chaleur Electricité On peut couper le courant d’une ligne au moyen d’un interrupteur : • Avant l’interrupteur, la tension subsiste • Après l’interrupteur, la tension est nulle • Le courant est nul avant et après l’interrupteur Isolation : on enrobe les conducteurs de matériaux isolants pour éviter les déperditions de courant EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 18 © 2015 - IFP Training Électricité Le courant continu La loi D’Ohm : Loi de base de l’électricité U = R.I ou encore I = U/R U = tension en Volts, I = intensité en Ampères, R = résistance en Ohms • Cela signifie que pour un circuit d’une résistance donnée, l’intensité du courant qui le traverse est proportionnelle à la tension. • Si à un réseau de tension fixe donnée on branche deux résistances, la plus faible absorbera plus de courant. EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 19 © 2015 - IFP Training Électricité Effet joule – Puissance  Le passage de courant dans une résistance s’accompagne toujours par un dégagement de chaleur connu sous le nom d’EFFET JOULE.  Cette ENERGIE CALORIFIQUE est proportionnelle au CARRE DE L’INTENSITE : • Elle s’exprime par la LOI DE JOULE : W = R.I².t • Ou R= résistance en Ohms, I = intensité en Ampères, t = temps en secondes • W = énergie calorifique – l’unité est le Joule (J)  La PUISSANCE est L’ENERGIE DISSIPEE EN UNE SECONDE P = W / t  La loi de Joule peut être utilisée pour calculer la puissance dissipée dans un appareil : P = W/t = R.I².t/t = R.I² P = puissance – l’unité est le WATT (W) et ses multiples très couramment utilisés que sont le KILOWATT (KW = 1000W) et le MEGAWATT (MW = 106W) EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 20 © 2015 - IFP Training Électricité Effet joule – Puissance  Remarques 1. Bien que n’étant plus légales, on peut encore rencontrer une autre unité de puissance : le Cheval‐vapeur (Cv) valant 736W ou le Horse power (Hp) valant 745W. 2. Les électriciens ont défini une unité permettant de quantifier l’énergie correspondant à une puissance consommée pendant un certain temps. C’est le KILOWATTHEURE (KWh), qui est l’énergie consommée PENDANT UNE HEURE par une installation ayant une puissance de UN Kilowatt 3. Si l’on combine la loi de Joule et la loi d’Ohm : P = R.I² (loi de Joule) U = R.I (loi d’Ohm) • En remplaçant dans la loi de Joule R.I par U on obtient : P=R.I²=R.I.I=U.I P = U.I qui est le calcul de la puissance connaissant la tension et l’intensité • En remplaçant dans la loi de Joule I par U/R on obtient : P=R.I²=RU²/R²=U²/R P= U²/R qui est le calcul de la puissance connaissant la tension et la résistance EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 21 © 2015 - IFP Training Électricité En résumé • Loi d ’Ohm • Loi de Joule EP - 20674_a_F_ppt_01 - 15/04/2015 - Électricité 22 GRANDEUR DESIGNATION UNITE SYMBOLE INTENSITE I Ampère A TENSION U Volt V RESISTANCE R Ohm W PUISSANCE P Watt W U = R.I I= U/R R=U/I P= R.I² P=U.I P= U²/R © 2015 - IFP Training Électricité Le courant alternatif Par rapport au uploads/Voyage/ 08-pro-exp3-s8-g2-cours-23-28-mai.pdf