Support de travaux travaux pratiques
Atelier réseaux électriques Classes : L3-GE
Enseignant : SAADAOUI Abdelkader Abdelkader
Année universitaire : 2013/2014
1. Introdu Introducti ction on :
Un réseau électrique est un ensemble din!rastructures éner"étiques #lus $u m$ins dis#$nibles #ermettant dac%eminer léner"ie électrique des centres de #r$ducti$n vers les c$ns$mmateurs délectricité& 'l est c$nstitué de li"nes électriques ex#l$itées ( di!!érents niveaux de tensi$n) c$nnectées entre elles dans des #$stes électriques& Les #$stes électriques #ermettent de ré#artir lélectricité et de la !aire #asser dune tensi$n ( lautre "r*ce aux trans!$rmateurs& Un réseau électrique d$it aussi assurer la "esti$n d+namique de lensemble #r$ducti$n - trans#$rt - c$ns$mmati$n) mettant mettant en ,uvre des ré"la"es a+ant #$ur but dassurer la stabilité de lensemble&
i"ure 1 : Exem#le d.un réseau électrique es li"nes électriques #ermettent d.ac%eminer l.éner"ie électrique de#uis les centrales de #r$ducti$n usque c%e le c$ns$mmateur& Les li"nes électriques c$m#$sent) d.une #art) le réseau de trans#$rt et d.autre #art les réseaux de distributi$n& L.éner"ie L.éner"ie électrique ne se st$cant #as) il c$nvient d.ada#ter en #ermanence #er manence la #r$ducti$n aux bes$ins et de dis#$ser de li"nes en mesure mesure de !aire transiter les #uissances nécessaires) sans #$ur cela les surdimensi$nner .
Type de Courant : 2& Type Le trans#$rt de #uissances im#$rtantes sur de l$n"ues distances nécessite des tensi$ns élevées& 'l !aut d$nc des trans!$rmateurs #$ur #asser dune tensi$n (
une autre $r ils ne !$ncti$nnent quavec du c$urant alternati!& Les c%an"ements de tensi$n sur un s+stme ( c$urant c$ntinu nest #as aussi e!!icace 5#lus de #ertes6 quen alternati! 5trans!$rmateur6& Le "ain de lélévati$n de tensi$n serait c$ntrebalancé #ar les #ertes #lus im#$rtantes l$rs des #%ases dabaissement de la tensi$n& e #lus la c$u#ure des c$urants dans les dis$ncteurs est !acilitée #ar le #assa"e ré#étiti! ( ér$ du c$urant alternati!& 7e dernier entra8ne quand m9me des c$ntraintes dutilisati$n n$tamment : lexistence de!!ets inducti!s et ca#aciti!s dans les li"nes électriques quil • !aut c$m#enser a!in den limiter les e!!ets sur la tensi$n la créati$n dun e!!et de #eau qui c$ncentre le c$urant ( la #éri#%érie des • c*bles électriques) au"mentant ainsi les #ertes $ules et nécessitant dans certains cas des dis#$siti$ns #articulires& Le c$urant alternati! sest im#$sé dans #resque t$us les réseaux) mais le c$urant c$ntinu reste enc$re intéressant #$ur certains #r$ets #articuliers $; le rec$urs ( des stati$ns de c$nversi rsi$n $néreu reuses est nécessaire 5ex 5exem# em#le des interc$nnexi$ns s$us-marines $u celles de trs l$n"ues distances $; il limite la #erte en li"ne6&
3. Méthode Méthode Généra Générale le de calcul calcul Les Les li"n li"nes es aérie aérienn nnes es c$ns c$nsti titu tuen entt des des circ circui uits ts de tran transm smiss issi$ i$n n des des résea réseaux ux tri#%asés reliant des "énérateurs aux c%ar"es& 7%acune #$ssde ses #r$#res caractéristiques résistive) inductive et ca#acitive& A sav$ir des caractéristiques l$n"itudinales 5résistances des c$nducteurs et les inductances entre les c$nducteurs6 et des caractéristiques transversales 5ca#acité des c$nducteurs6& Une li"ne aérienne #eut se mettre s$us la !$rme du sc%éma équivalent suivant :
i"ure 2 : <$dle en π d.une li"ne électrique
Le sc%éma est c$m#$sé de: = Lim#édance e!!ective l$n"itudinale 5c$m#$sée de la résistance linéique > et de la réactance linéique ? @ L6 :
Bl$n"itudinale @ > C ? D/mF = Lim#édance e!!ective transversale c$m#$sée de la susce#tance linéique : @ 7 DH/mF 7es travaux #ratiques visent ( étudier et mesurer t$us les #aramtres d.un réseau tri#%asé&
4. Siula Siulateu teurr de li!nes li!nes de transp transport ort d"éner d"éner!ie !ie électr électriqu iquee de type S#$%& : Le m$dule #ermet de simuler deux li"nes ( %aute tensi$n alimentées #ar deux tensi$ns de 220v et 120v& Le simulate simulateur ur est ada#té ada#té #$ur #$ur étudie étudierr tr$is tr$is li"nes li"nes de transmiss transmissi$n i$n déner" déner"ie ie électrique& il #ermet l.étude l.étude des li"nes li"nes tri#%asées ( vide $u en c%ar"e) le c%an"ement c%an"ement de la tensi$n d.alimentati$n) des c%utes de tensi$n) les #ertes en li"ne) les !lux de #uissance active et réactive) le dé#%asa"e) des li"nes c$nnectées en #arallle $u en s é r ie & 7et équi#ement #eut 9tre utilisé seul car il est aut$-alimenté& il #eut 9tre aussi utilisé c$n$intement avec des simulateurs de c%ar"es & il est #$ssible de simuler un #r$cédé c$m#let de #r$ducti$n) #r$ducti$n) de trans#$rt trans#$rt et de distributi$n de léner"ie électrique&
i"ure 3 : simulateur de réseaux électriques de t+#e HLE/2
In utilise deux instruments di"itaux et #r$"rammables de t+#e AJ>->/A><2 AJ>->/A><2
i"ure 4 : instruments di"itaux et #r$"rammables de t+#e AJ>->/A><2 AJ>->/A><2
#$ur mesurer en entrée et en s$rtie du réseaux : les c$urants) les tensi$ns) les #uissances) les !acteurs de #uissance #$ur les réseaux m$n$#%asés et tri#%asés&
'. Caractérist Caractéristiques iques des li!nes: li!nes: Les li"nes de trans#$rt de l.éner"ie électrique s$nt simulées en m$dle π. Elles $nt #ar #%ase 5!i"ure 26 : L1@ K mM >1@ 1N 71@ 0&33 O 7%aque li"ne simule une l$n"ueur de P0 m et #ar c$nséquent : ?L/Qm@0&3PN / Qm >/Qm@ 0&22R /Qm 7/Qm@ R&43 n/Qm
(. Manipu Manipulat lation ionss : HLE/2 est équi#é de deux alimentati$ns 120v et 220v lesquelles simulent deux réseaux 120v et 220v) #lusieurs HSitc%s) des #$ints de secti$ns de li"nes de mesure : A&&G) c$mme c.est indiqué dans le sc%éma suivant :
i"ure : c*bla"e du simulateur
N&1&
em#lir le tableau de mesures suivant : J$int Z L1-2 A L1 X L1 ZarL1 X Zar J Z L1 W • •
J$int W
In demande de c$mmenter les résultats >é#éter l.ex#érience en reliant le réseau 2 en #arallle avec le réseau 1 Z L1-2
A L1
X L1
ZarL1
X
Zar
J
Z L1
• •
J$int W •
In demande de c$mmenter les résultats >é#éter l.ex#érience en reliant le réseau 2 en série avec le réseau 1 Z L1-2
A L1
X L1
ZarL1
X
Zar
J
Z L1
In demande de c$mmenter les résultats
N&2& em#lir le tableau de mesures suivant : J$int Z L1-2 A L1 X L1 ZarL1 X Zar J Z L1 W G • •
J$int W G
In demande de c$mmenter les résultats >é#éter l.ex#érience en alimentant le réseau 1 avec 220v Z L1-2
A L1
X L1
ZarL1
X
Zar
J
Z L1
In demande de : c$mmenter les résultats • ré#$ndre ( l.exercice suivant : • Dans ce premier exercice, nous verrons comment réduire le courant absorbé par une charge inductive !e probl"me est composé de # parties $ui se suivent : %artie A : charge &'
( %artie ) : charge &' * !
Partie A : Charge inductive (RL série) 'e réseau alimente une installation sous une tension sinuso+dale v t- de valeur e..icace e..icace / 0 #12 / et de .ré$uence ) 0 0 32 45 '6installation est modélisée par une charge &' série
i>L5 t 6 v> 5 t 6 >@3 v5t6 vL 5 t 6 L @ 30 mM
On a mesuré la valeur e..icace du courant absorbé par la charge : I &' 0 #1# A A7 8uel appareil a permis de .aire cette mesure 9 %récise5 la mesure $ui a été .aite : D!, A! ou A!*D! 9 A# Exprime5 Exprime5 et calcule5 calcule5 la valeur e..icace / & de de la tension aux bornes de la résistance et la valeur e..icace /' de la tension aux bornes de la bobine A1 &eprésente5 sur le document réponse les vecteurs de resnel associés aux grandeurs
i&'t-, v& tt- et v't-
On placera le vecteur
I &' ;
l
A= %récise5 la relation vectorielle utilisée puis trace5 A3 &etrouve5 par la mesure de
V
‖V ‖ , la valeur e..icace / de la tension du réseau
A> Détermine5 par le calcul le déphasage ? 7 de la tension tension v t- par rapport au courant i&' t-
Partie B : Charge inductive associée au condensateur A.in de diminuer l6intensité du courant délivré par le réseau, on place un condensateur en parall"le de la charge 'e courant .ourni par le réseau est ; présent noté i t- i 5 t 6
i75 t 6 i>L5 t 6 >@3 v5t6 7 L @ 30 mM
In d$nne 7 @ 2K [
)7 Exprime5 et calcule5 la valeur e..icace I ! de l
I
)= Détermine5 graphi$uement la valeur e..icace I de l Déduise5(en la nature de la charge &' * !B
N&3& em#lir le tableau de mesures suivant : J$int Z L1-2 A L1 X L1 ZarL1 X Zar J Z L1 W G • •
J$int W G • • •
In demande de c$mmenter les résultats >é#éter l.ex#érience en alimentant le réseau 1 avec 220v Z L1-2
A L1
X L1
ZarL1
X
Zar
J
Z L1
In demande de c$mmenter les résultats 7alculer les #ertes en li"nes 7alculer le rendement du réseau
N&4& em#lir le tableau de mesures suivant : J$int Z L1-2 A L1 X L1 ZarL1 X Zar J Z L1 W G • •
J$int W G • • •
In demande de c$mmenter les résultats >é#éter l.ex#érience en alimentant les réseaux 1 et 2 avec 220v Z L1-2
A L1
X L1
ZarL1
X
In demande de c$mmenter les résultats 7alculer les #ertes en li"nes 7alculer le rendement du réseau
Zar
J
Z L1
N&& em#lir >em#lir le tableau de mesures suivant : J$int Z L1-2 A L1 X L1 ZarL1 X Zar J Z L1 W G • •
J$int W G • • •
In demande de c$mmenter les résultats >é#éter l.ex#érience en alimentant les réseaux 1 et 2 avec 220v Z L1-2
A L1
X L1
ZarL1
X
Zar
J
Z L1
In demande de c$mmenter les résultats 7alculer les #ertes en li"nes 7alculer le rendement du réseau
N&N&
>em#lir le tableau de mesures suivant : J$int Z L1-2 A L1 X L1 ZarL1 W G
X
Zar
J
Z L1
In demande de : • c$mmenter les résultats • ré#$ndre ( l.exercice suivant :
Le facteur de puissance nous dit dans quelle proportion le courant appelé par la charge transporte transporte de la puissance puissance active (chauffage, (chauffage, éclairage, éclairage, traction…) traction…) ou participe participe la puissance puissance réactive (échangée entre la charge et la source et donc pas disponi!le ")# Plus le facteur de
puissance est proche de $, plus le courant dé!ité par la centrale est proche de ce qui est stricte%ent nécessaire l&utilisateur (la puissance active)#
'e résea réseau u sinus sinuso+ o+dal dal triph triphasé asé =22 / C 32 45 alim aliment entee le lcée lcée char charge ge tripha triphasée sée é$uilibrée-
'a puissance active consommée par le lcée est % 0 =22 k 'e .acteur de puissance du lcée est k 7 0 2F7
Calculez alors l’intensité I 1 du courant en ligne ainsi que la puissance réactive Q1 consommée. Calculez la puissance apparente S 1.
La puissance apparente ' est la grandeur de référence qui sert di%ensionner l&installation électrique, cestdire sa taille et donc son pri*# +n di%inue la puissance apparente d&une installation en a!aissant la part de puissance réactive conso%%ée : on rehausse le facteur de puissance# +n peut réaliser cela l&aide d&une !atterie de condensateurs# La puissance réactive n&est plus fournie par le réseau %ais échangée entre les le s élé%ents inductifs et capacitifs#
L+cée
H2) ]2 et 2 Watterie de c$m#ensati$n
On souhaite obtenir un nouveau .acteur de puissance k # 0 2F1
Quel Quelle le est est la pu puis issa sanc nce e P 2 consom consommée mée ? Calcul Calculez ez les nouve nouvelle lles s valeurs de la puissance apparente S 2 de l’installation, de l’intensité I 2 du courant en ligne, et de la puissance réactive Q 2. éduis éduisez! ez!en en la valeur valeur de la puissa puissance nce réacti réactive ve Q c "our "ourni nie e pa parr la #atterie de condensateurs. éterminez la capacité C des condensateurs couplés en triangle.
N&P& H\A> de 3 c$ndensateurs en #arallles avec la c%ar"e& >em#lir le tableau de mesures suivant : J$int Z L1-2 A L1 X L1 ZarL1 W G
X
Zar
J
In demande de c$mmenter les résultats P& 7$nclusi$n : In demande de c$m#arer les résultats des di!!érentes mani#ulati$ns&
Z L1
