resumé des cours de sciences de l'ingenieur baccalauréat électrique

résumes des cours baccalauréat Sciences et Technologies Electriques

2011-11-07T01:56:00.000-08:00

l'onduleur

La différence entre moteur synchrone et asynchrone

résume facile d'un Hacheur

le Thyristor

résumé de la puissance en régime triphasé

loi d'électricité:Théorème de Millman résumé

Le diviseur de courant

Le diviseur de tension

résume des lois d’électricité

Les microcontrôleurs PIC 16f84 de Microchip

résumé du schéma de liaison à la terre SLT

l'alternateur cours résumé

résumé du système triphasé

l'onduleur

2011-11-04T12:11:00.000-07:00

l'onduleur est un convertisseur continu/alternatif, il permet de délivrer des tensions et des courants alternatifs à partir d'une source d'énergie électrique continue. C'est la fonction inverse d'un redresseur.

fonctionnement d'un onduleur:

Les onduleurs sont des structures en pont constituées le plus souvent d'interrupteurs électroniques tels que les IGBT, des transistors de puissance ou thyristors. Par un jeu de commutations commandées de manière appropriée (généralement une modulation de largeur d'impulsion), on module la source afin d'obtenir un signal alternatif de fréquence désirée.

On retrouve des onduleurs de tension et des onduleurs de courant

On distingue habituellement deux types d'onduleurs :

a) les onduleurs autonomes:

Un onduleur autonome délivre une tension avec une fréquence soit fixe, soit ajustable par l'utilisateur. Il n'a pas besoin de réseau électrique pour fonctionner. Par exemple un convertisseur de voyage que l'on branche sur la prise allume-cigare d'une voiture pour convertir le 12 V continu en 230 V alternatif 50 Hz ;

b)les onduleurs non autonomes:

n onduleur non autonome est un montage redresseur tout thyristors (pont de Graëtz) qui, en commutation naturelle assistée par le réseau auquel il est raccordé, permet un fonctionnement en onduleur (par exemple par récupération de l'énergie lors des périodes de freinage dans les entraînements à moteurs électriques). À la base du développement des entraînements statiques à vitesse variable pour moteurs à courant continu et alternatif, cycloconvertisseurs, onduleurs de courant pour machines synchrones et asynchrones, jusqu'à des puissances de plusieurs MW, ce type de montage est progressivement supplanté, au profit de convertisseurs à IGBT ou GTO.

les application des onduleurs:

les nombreux dispositifs nécessitant de fonctionner à une fréquence spécifique :
- les générateurs d'ultrasons ou d'électricité utilisés dans le domaine médical,
- l'alimentation des lampes fluorescentes basse consommation, ou l'alimentation des lampes dites "à cathode froide" pour le rétro-éclairage des afficheurs à cristaux liquides,
- les alimentations de secours, BAES et les alimentations non interruptibles ;
les variateurs de vitesse des machines alternatives : la tension du réseau est redressée puis un onduleur fabrique une tension dont la fréquence et la forme sont réglables ;
les convertisseurs de tension continue/continue à découpage : la tension continue est d'abord ondulée en haute fréquence (quelques dizaines ou centaines de kHz) puis appliquée à un transformateur en ferrite et enfin redressée ;
les filtres actifs : pour éliminer des bruits (électriques ou sonores) on produit des contre-bruits à l'aide d'onduleurs ;
dans le domaine de la soudure à l'arc les onduleurs sont souvent appelés inverters, suivant la terminologie anglo-saxonne. Les onduleurs dans les postes à l'arc vont générer un courant alternatif monophasé à moyenne fréquence (entre 5 et 20 kHz), ce qui permet d'utiliser des transformateurs élévateurs de courant nettement plus petits et légers que ceux employés traditionnellement à la fréquence du réseau, soit 50 ou 60 hertz-Hz. Ces machines se caractérisent par un rapport poids / puissance faible, un déphasage (cosinus phi) très faible et une bonne adéquation en milieu hostile (conditions de chantier, alimentation fluctuante par groupe électrogène, basses ou hautes températures, etc.) .

La différence entre moteur synchrone et asynchrone

2011-11-03T04:14:00.000-07:00

les points de différences les plus importantes entre un moteur synchrone et un moteur asynchrone sont:
a) le rotor d'un moteur synchrone est constitué d'un aimant permanent alimenté par un courant continu,et le rotor d'un moteur asynchrone est un cylindre en matériau ferromagnétique fixé au stator par des paliers. Il comporte un enroulement constitué de conducteurs en court-circuit parcourus par des courants induits par le champ magnétique créé par les courants statoriques. C'est la principale différence avec une machine synchrone, laquelle a un rotor avec un champ magnétique provenant d'aimants permanents ou de bobines alimentées en courant continu.

b) la vitesse de rotation de l'arbre d'un moteur et égale a la vitesse du champ tournant (pas de glissement),et pour un moteur asynchrone le glissement n'est pas nul et on a :

c) le moteur synchrone peut jouer le rôle d'un compensateur d’énergie réactive (Q ) .

d) lorsqu’il est chargé le moteur asynchrone absorbe de courant supérieur au courant nominal ainsi que le moteur synchrone se décroche lorsque le couple dépasse une certaine limite.

e) au niveau de démarrage le moteur synchrone nécessite un système de démarrage

f) le moteur asynchrone et le plus utilisé dans l'industrie ( coût de fabrication, maintenance, variation de vitesse .....).

résume facile d'un Hacheur

2011-11-02T04:00:00.000-07:00

dentition d'un hacheur: c'un dispositif de l'électronique de puissance mettant en œuvre un ou plusieurs interrupteurs commandés et qui permet de modifier la valeur de la tension d'une source de tension continue avec un rendement élevé. Le découpage se fait à une fréquence élevée. C'est l'analogue, pour les sources de tensions continues, du transformateur utilisé en régime alternatif.

Si la tension délivrée en sortie est inférieure à la tension appliquée en entrée, le hacheur est dit dévolteur. Dans le cas contraire, il est dit survolteur. Il existe des hacheurs capables de travailler des deux manières

le rapport cyclique est défini par:

avec t1: le temps à l'état haut dans une période

$et Τ: la$ période.

le hacheur est utilisé pour générer une tension continue réglable en modifiant la valeur moyenne de la tension d'entrée.est par la suite il permet de varier la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu (asservissement ou régulation) .

le Thyristor

2011-11-01T03:04:00.000-07:00

Le thyristor est un interrupteur électronique semi-conducteur qui peut être commandé à l'allumage, par la gâchette (G), pour que le thyristor soit passant ( comme un interrupteur fermé ) il faut que :

a) la tension V_ak > est supérieure a la tension de seuil (quelques Volts),

b) injection d'un courant I_g positif sur la gâchette.

et dans ce cas il est schématisé par un fil conducteur;par contre si de condition a et b est non réalisée le thyristor est bloqué ( circuit ouvert ).

le schéma de thyristor est:
Le thyristor est un composant électroniquetransistors composé de quatre couches de transistors dopées alternativement positivement et négativement. Dans sa structure en couches P-N-P-N le thyristor peut être modélisé par deux transistors PNP et NPN.

ces composants sont adaptés pour le pilotage des étages de convertisseurs statiques d'énergie tels que redresseurs pilotés ou onduleurs.

Les thyristors tiennent donc une place importante dans les applications de puissance de l'avionique, du ferroviaire, de l'automobile, du réseau électrique, etc.

résumé de la puissance en régime triphasé

2011-08-03T04:49:00.000-07:00

pour calculer la puissance total consommer par une installation électrique qui comporte plusieurs récepteurs de facteur de puissance différents on utilise une méthode dite de Boucherot
l'utilité de cette méthode est de calculer la puissance totale consommée (la puissance qu'on paie) ,le courant totale absorbé par l'installation , ainsi que le facteur de puissance de l'installation.

comment faire pour calculer la puissance totale d'une installation?
on calcule la puissance active P et la puissance réactive Q consommé par chaque récepteur sachant que P est on W (Watt) et Q en VAR (Volt Ampère Réactive ) et la puissance totale active sera la somme des puissances actives des récepteurs et la puissance réactive totale est la somme des puissance réactives des récepteurs de l'installation.

en résumé on a : et

la puissance apparente totale de l'installation est donc : ,
d’où l’intensité totale avec S est en VA (Volt Ampère )

la puissance en régime sinusoïdale monophasé

La puissance active est soit connue, indiquée par la plaque signalétique du récepteur, soit obtenue à l'aide de la relation :

D'autre part, on utilise les définitions des intermédiaires de calculs suivantes :

La puissance apparente : ,
La puissance réactive : ,

puis on applique la méthode ci-dessus.

On peut, au cours des calculs, utiliser les relations suivantes :

La puissance en régime sinusoïdale triphasé:

Puissance active:
Puissance réactive :
Puissance apparente :

loi d'électricité:Théorème de Millman resumé

2011-08-02T11:25:00.000-07:00

Le théorème de Millman est une forme particulière de la loi des nœuds exprimée en termes de potentiel. Il est ainsi nommé en l'honneur de l'électronicien américain Jacob Millman.

Dans un réseau électrique de branches en parallèle, comprenant chacune un générateur de tension parfait en série avec un élément linéaire, la tension aux bornes des branches est égale à la somme des forces électromotrices respectivement multipliées par l'admittance de la branche, le tout divisé par la somme des admittances.

Dans le cas particulier d'un réseau électrique composé de résistances :

On peut aussi le généraliser avec des générateurs de courants. S'il y a, toujours en parallèle, des courants

I k

connus injectés vers le même point M, alors on peut écrire :

Avec G, la conductance. On remarque que la présence de générateurs de courants ne modifie pas le dénominateur.

loi d’électricité:diviseur de courant et tension

2011-08-02T11:15:00.000-07:00

Le diviseur de courant

C' est un montage électronique simple permettant d'obtenir un courant proportionnel à un autre courant. Le circuit est constitué de branches parallèles et s'étudie grâce aux lois de Kirchhoff et notamment à la loi des nœuds.

Voici un nœud simple et à sa droite la formule correspondant à ce nœud :

La démonstration de résultat est la suivante : soit

V

la tension aux bornes de R1, R2. On a :

Ainsi en remplaçant V dans la première équation.

Le diviseur de tension:

C'est un montage électronique simple qui permet de diviser une tension d'entrée. Un circuit constitué de deux résistances en série est par exemple un montage élémentaire qui peut réaliser cette opération. Il est couramment utilisé pour créer une tension de référence ou comme un atténuateur de signal à basse fréquence.

En utilisant la Loi d'Ohm avec les tensions U et U₂, il est possible de déduire la relation entre la tension de sortie U₂ et la tension d'entrée U :

résume des lois d’électricité

2011-08-02T11:00:00.000-07:00

la loi d'Ohm en courant continu:

On peut en déduire :

si 'R' est non nul

si 'I' est non nul

La résistance s'exprime en ohms (symbole : Ω).

la loi d'Ohm en courant alternatif:

La loi précédente se généralise au cas des courants sinusoïdaux en utilisant les notations complexes. On note la tension et le courant complexes. La loi d'Ohm s'écrit alors :

Avec : impédance complexe du dipôle considéré, qui peut être constitué de dipôles linéaires (résistances, condensateurs et inductances).

Loi des nœuds

La somme des intensités des courants qui entrent par un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui en sortent.

Les intensités des courants sont des grandeurs algébriques (positives ou négatives). Sur la figure est représenté le sens (choisi arbitrairement) des courants entrant ou sortant du nœud A.

D'après la loi des nœuds, on a donc :I1+I4=I2+I3

loi des mailles

Dans une maille quelconque d'un réseau, dans l'approximation des régimes quasi-stationnaires et à condition que les variations de flux magnétique à travers la maille soient négligeables, la somme algébrique des différences de potentiel le long de la maille est constamment nulle.

Cette loi découle de l'additivité des différences de potentiel entre deux points. La différence de potentiels entre a et b est U_ab = V_a - V_b . V_a et V_b étant les potentiels respectifs aux points a et b. En additionnant toutes ces différences sur une maille fermée, on obtient un résultat nul.

Les microcontrôleurs PIC 16f84 de Microchip.

2011-08-02T08:50:00.000-07:00

Le microcosmique PIC 16f84 est une unitee de traitement de type microprocesseur ayant deux mémoires une pour le programme à exécuter et l'autre pour les données en cours de fonctionnement du programme.
sur ce pic on trouve aussi des ports d'entrée-sortie (numériques, analogiques, MLI, UART, bus I²C, etc.), et même une horloge, bien que des bases de temps externes puissent être employées. Certains modèles disposent de port et unités de traitement de l'USB.

Caractéristiques du 16F84

Fonctionne à 10 Mhz maximum.

le pic 16f84 Possède :

35 instructions (composant RISC),
2Ko de mémoire (1024 mots de 14 bits) Flash pour le programme,
68 octets de RAM,
64 octets de d'EEprom,
1 compteur/ timer de 8 bits,
1 Watch dog,
4 sources d'interruption,
13 entrées/sorties configurables individuellement,
Mode SLEEP.
15 Ko de memoire subalterne ainsi que christianniste

Brochage du PIC16F84

VSS et VDD : broches d'alimentation (3 à 5,5V).
OSC1 et OSC2 : signaux d'horloges, ces broches peuvent recevoir un circuit RC ou un résonateur.
CLKIN : peut être connectée à une horloge externe (0 à 4, 10 ou 20 MHz).
MCLR : Reset (Master Clear).
RA0, ... , RA4 : 5 entrées/sorties du port A.
RB0, ... , RB7 : 8 entrées/sorties du port B.
T0CKI : Entrée d'horloge externe du timer TMR0.
INT : entrée d'interruption externe.

La programmation des PIC

on trouve plusieurs technologies de mémoire de programme : flash, ROM, EPROM, EEPROM, UVPROM

La programmation du PIC peut se faire de différentes façons :

par l'intermédiaire d'un programmateur dédié (par exemple : PICSTART Plus ou PM3 pour la production de la société Microchip) ;
par programmation in-situ en utilisant l'interface de programmation / debug universel ICSP de Microchip. Il suffit alors de d'ajouter simplement un connecteur ICSP au microcontrôleur sur la carte fille pour permettre sa programmation une fois soudé ou sur son support (sans avoir besoin de le retirer). Il existe pour cela plusieurs solutions libres (logiciel + interface à faire soi-même) ou commerciales (par exemple : PICkit 3 ou ICD3 de Microchip).

resumé du schéma de liaison à la terre SLT

2011-08-02T07:19:00.000-07:00

Le schéma de liaison à la terre définit le mode de raccordement à la terre du point neutre d'un transformateur de distribution et des masses côté utilisateur pour assurer la protection des personnes et matériel contre les défauts d'isolation.
on trouve 5 régimes de neutre différents à savoir :
neutre isolé
mise à la terre par résistance
mise à la terre par réactance faible
mise à la terre par réactance de compensation (à cause de l'effet capacitif des lignes HT)
mise à la terre direct (non utilisé sur les réseaux européens)

un schéma de liaison à la terre se caractérise par deux lettres. La première indique le raccordement du neutre du transformateur, elle peut être :

T pour raccordé à la terre
I pour isolé (ou impédant) par rapport à la terre.

La seconde lettre indique la façon de connecter les masses utilisateurs, elle peut être :

T pour raccordées à la terre
N pour raccordées au neutre, lequel est raccordé à la terre.

Schéma de liaison à la terre TT

ce raccordement est utilisé par ONE pour les distribution basse tension publique
le neutre du transformateur est mis à la terre via un prise de terre de résistance Rn
toutes les masse des matériels protégés par un mémé dispositif de protection doivent etre interconnectées et reliées par un conducteur de protection nommé PF à un mémé prise de terre

Schéma de liaison à la terre TN-C

Schéma de liaison à la terre TN-S

Schéma de liaison à la terre IT

Schéma de liaison à la terre TN-C-S

l'alternateur cours resumé

2011-08-02T06:27:00.000-07:00

définition:

l'alternateur est une machine permettant de transformer l’énergie mécanique (la rotation) en énergie électrique

Principe de l'alternateur

Cette machine est constituée d'un rotor (partie tournante) et d'un stator (partie fixe).

Le rotor est l'inducteur.
Il peut être constitué d'un aimant permanent (générant donc un champ constant), dans ce cas la tension délivrée par la machine n'est pas réglable (si on ne tient pas compte des pertes dans les conducteurs) et sa valeur efficace et sa fréquence varient avec la vitesse de rotation.
Plus couramment un électroaimant assure l'induction. Ce bobinage est alimenté en courant continu, soit à l'aide d'un collecteur à bague rotatif (une double bague avec balais) amenant une source extérieure, soit par un excitateur à diodes tournantes et sans balais. Un système de régulation permet l'ajustement de la tension et de la phase du courant produit.
Le stator est l'induit. Il est constitué d'enroulements qui vont être le siège de courant électrique alternatif induit par la variation du flux du champ magnétique due au mouvement relatif de l'inducteur par rapport à l'induit.

La fréquence des forces électromotrices (FEM) induites

on a : f=p.n avec: p est le nombre de paires de pôles
n est la fréquence de rotation du champs tournant
f est la fréquence des FEM induites en Hz

La valeur efficace de la FEM induite par un enroulement

E=K.P.N.Ømax =K.F.N.Ømax

avec: K:coifficient de Kapp ,il est en fonction des caractéristiques de l'alternateur
N:nombre de conducteurs actif par enroulement
Ø:flux utile max sous un pôle

L'excitation de l'alternateur :

si l'alternateur est à aiment permanent , il n'a pas besoin d'excitation , et si il est constitué d'un électro-aimant il est excité soit par une source extérieure via un système de bagues et balais.ou par lui même (une partie de l'énergie produite est redressée afin d'alimenter directement l'électro-aimant)

Le couplage des alternateurs

un alternateur est couplé en étoile implique que la tension au bornes d'un enroulement egale a la valeure efficace de la FEM induite multipliée par √3 ( U=√3 E )
si il est couplé en triangle on aura U=E

resumé du systeme triphasé

2011-08-02T05:50:00.000-07:00

Le courant triphasé est l’ensemble des trois tension sinusoïdales de meme fréquence et généralement de même amplitude .ces trois tension sont déphasées entre eux de 120 ° ou 2π/3 radians

Les raisons de l’utilisation des systèmes triphasés sont :

-La création des champs tournants essentiels au fonctionnement des moteurs électriques

-A cout égale les machines triphasées permet de convertir plus d’énergie que les machines monophasées

-La puissance instantané fournit par un système triphasé est constante

On dit qu’un système triphasé est équilibré si les 3 tensions , fonctions sinusoïdales du temps, ont la même amplitude

La distribution triphasé est réalisée suivant trois phases ( 1 2 3 ou R S T ou U V W) et un fils neutre noté N

Tensions simples:

Ces tensions simples sont les différences de potentiel ente un phase et le neutre
mathématiquement on écrit les tension simples en fonction du temps sous la forme suivante:

Tensions composées:

la différence de potentiel entre deux phases est appelée tension composé ( ou tension de ligne) ,généralement notées

La relation entre la tension simple V et la tension composé U

selon le diagramme de Fresnel suivant on tire que: U=√3 √3
Les récepteurs triphasés:

un récepteur triphasé est constitué de trois dipôles ( ou phases ) si ces trois dipôles ont la mémé impédance Z on dit que ce récepteur est équilibré
on distingue façons pour alimenter un récepteur triphasé soit avec un couplage étoile ,soit un couplage triangle

dans le couplage étoile l'intensité du courant de ligne égale à l’intensité du courant dans la phase,par contre dans un couplage triangle on a : I=√3 J

Le couplage étoile:

Le couplage triangle:

Dans un couplage triangle, il est nécessaire de décomposer chaque courant traversant les récepteurs. Ainsi, on a :

$I 1 = J 21 - J 31$; $I 2 = J 23 - J 21$; $I 3 = J 23 - J 31$