Valeurs de tension, de courant et de puissance pour les connexions en étoile et en triangle

La découverte des lois du grand Faraday : lorsqu'un fil traverse les lignes de force d'un champ magnétique, une force électromotrice est induite dans le fil, provoquant un courant dans le circuit dans lequel ce fil entre, qui a servi de base à la création de générateurs électriques à rotor tournant - un aimant. Dans ce cas, la FEM est induite dans les enroulements du stator (voir — Une application pratique de la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique).

Les tensions résultantes peuvent être très différentes : tout dépend de la conception du générateur, du nombre d'enroulements dans le stator et de la façon dont ils sont connectés. En génie électrique pratique, cependant, le plus répandu est le système de courant sinusoïdal triphasé proposé par l'excellent ingénieur russe M.O. Dolivo-Dobrovolsky en 1888 (57 ans après la découverte de Faraday).

De tous les systèmes multiphasés, les systèmes triphasés offrent la transmission d'énergie électrique la plus économique sur de longues distances et vous permettent de créer des générateurs, des moteurs et des transformateurs fiables et faciles à utiliser.Mais trois enroulements peuvent être connectés de deux manières: «triangle» (Fig. 1) et «étoile» (Fig. 2).

Riz. 1

Riz. 2

Phase est la tension Uph créée par un enroulement, linéaire Ul est la tension entre deux conducteurs linéaires. Autrement dit, tension de phase Que ce soit la tension entre chacun des fils de ligne et le fil neutre.

Lorsqu'un générateur symétrique est connecté en étoile, la tension de ligne est 1,73 fois supérieure à la tension de phase, c'est-à-dire Uk = 1,73 • Uph. Cela découle du fait que Ul est la base d'un triangle isocèle d'angles aigus 30° : Ul = UAB = Uf2 cos 30° = 1,73 • Uph.

Lorsqu'il est connecté et chargé en étoile, le courant de ligne correspondant est égal au courant de phase de la charge. Si la charge triphasée est symétrique, le courant dans le fil neutre sera de 0. Dans ce cas, la nécessité du fil neutre disparaît complètement et le circuit triphasé devient trifilaire. Cette liaison est dite « étoile-étoile sans conducteur neutre ». Avec une charge de phase symétrique, les courants de ligne sont supérieurs de 1,73 aux courants de phase, Il = 1,73 • 3If.

Lors de la connexion d'un générateur triphasé à une étoile, deux tensions sont utilisées, ce qui distingue avantageusement cette connexion d'une connexion en triangle. Mais lorsque la charge est connectée en triangle, toutes les phases sont sous la même valeur numérique de tension de ligne, quelle que soit la résistance de phase, ce qui est important pour l'éclairage des charges - lampes à incandescence.

Un système triphasé avec un fil neutre permet d'alimenter des récepteurs avec deux tensions différentes d'un facteur 1,73, par exemple, des jambes connectées à la tension de phase et des moteurs connectés à la tension de ligne.

La tension nominale est déterminée par la construction des générateurs et la méthode de connexion de ses enroulements.

La figure 3 montre les relations qui déterminent la valeur de puissance pour le circuit de courant alternatif dans les connexions en étoile et en triangle.

Riz. 3.

En apparence, les formules sont les mêmes, il semble n'y avoir aucun gain ou perte de puissance pour ces deux types de circuits. Mais ne sautez pas aux conclusions.

Lorsqu'il est reconnecté du triangle à l'étoile, il y a une tension 1,73 fois inférieure pour chaque enroulement de phase, bien que la tension du réseau reste la même.La réduction de tension entraîne une diminution du courant dans les enroulements du même 1,73 fois. Et pourtant, lorsqu'ils sont connectés en triangle, le courant de ligne était 1,73 fois supérieur au courant de phase, et maintenant ces courants sont égaux. En conséquence, le courant de ligne lorsqu'il est reconnecté à une étoile diminue de 1,73 x 1,73 = 3 fois.

La nouvelle puissance est en effet calculée par la même formule, mais substitue des valeurs différentes !

Lors de la reconnexion d'un moteur électrique d'un triangle à une étoile et de son alimentation à partir du même réseau, la puissance développée par ce moteur est réduite de 3 fois. Lors du passage des enroulements en étoile aux enroulements en triangle des générateurs ou des enroulements secondaires des transformateurs, la tension du réseau diminue de 1,73 fois, par exemple de 380 à 220 V.

La puissance du générateur ou du transformateur reste la même car la tension et le courant dans chaque enroulement de phase sont préservés, même si le courant dans les fils de ligne augmente de 1,73 fois.Lors de la commutation des enroulements des générateurs ou des enroulements secondaires des transformateurs de triangle en étoile, les phénomènes inverses se produisent: la tension de ligne du réseau augmente de 1,73 fois, les courants dans les enroulements de phase restent les mêmes, les courants dans les fils de ligne diminuent de 1,73 fois.