ÉLECTROTECHNIQUE

L'électrotechnique est une discipline qui traite de l'étude, de la conception et de l'application des systèmes électriques et électromagnétiques. Elle englobe la production, la distribution et l'utilisation de l'énergie électrique, ainsi que la conception des équipements et dispositifs associés.

Dans ce cours, nous allons aborder les concepts fondamentaux de l’électrotechnique, notamment les bases de l’électricité, les circuits électriques, les composants, les machines électriques et les systèmes de protection.

L’électricité repose sur trois grandeurs fondamentales :

- La tension (U) : La différence de potentiel électrique entre deux points, exprimée en volts (V).

- Le courant (I) : Le débit de charges électriques à travers un conducteur, mesuré en ampères (A).

- La résistance (R) : L’opposition qu’offre un matériau au passage du courant, exprimée en ohms (Ω).

Ces trois grandeurs sont liées par la loi d’Ohm, qui s'exprime par l'équation :  

U = R x I 

Cela signifie que la tension aux bornes d’un composant est égale au produit du courant qui le traverse et de sa résistance.

2. Puissance électrique

La puissance électrique mesure la quantité d’énergie fournie ou consommée par un circuit par unité de temps. Elle est exprimée en watts (W) et est donnée par la relation suivante :  

P = U x I 

Où P est la puissance en watts, U la tension en volts, et I le courant en ampères.

3. Énergie électrique

L'énergie électrique est le produit de la puissance par le temps d'utilisation. Elle est mesurée en joules (J) ou en kilowattheures (kWh).  

E = P x t 

3.1 Résistance (R)

Un composant qui oppose le passage du courant électrique, avec une relation directe entre la tension et le courant décrite par la loi d’Ohm.

3.2 Condensateur (C)

Un condensateur stocke de l'énergie sous forme de champ électrique. Sa capacité est mesurée en farads (F). Dans un circuit en courant continu (DC), il se charge puis se comporte comme un circuit ouvert. Dans un circuit alternatif (AC), il réagit différemment selon la fréquence.

3.3 Inductance (L)

Une inductance (ou bobine) stocke de l'énergie sous forme de champ magnétique. Elle s'oppose aux variations du courant dans un circuit. Sa réactance augmente avec la fréquence du signal.

3.4 Transformateur

Le transformateur est un appareil électrotechnique qui permet de modifier les niveaux de tension et de courant entre le réseau de distribution (HTA) et les utilisateurs finaux (BT) tout en conservant la puissance. Il repose sur le principe de l’induction électromagnétique.

4.1 Moteur électrique

Un moteur électrique transforme l’énergie électrique en énergie mécanique. Les moteurs les plus courants sont les moteurs à courant continu (CC) et les moteurs à courant alternatif (CA).

- Moteur à courant continu (CC) : Utilise un courant continu pour générer un champ magnétique qui entraîne la rotation.

- Moteur à courant alternatif (CA) : Utilise un courant alternatif, et est souvent synchrone ou asynchrone (moteur à induction).

4.2 Générateur électrique

Un générateur convertit l’énergie mécanique en énergie électrique, comme les alternateurs dans les centrales électriques.

5.1 Systèmes HTA et BT

- HTA (Haute Tension A) : 1 kV à 50 kV, utilisé pour la distribution intermédiaire de l’électricité.

- BT (Basse Tension) : Moins de 1 kV, utilisé pour la distribution finale aux consommateurs.

5.2 Poste de transformation

Le poste de transformation HTA/BT abaisse la tension haute (HTA) vers une tension plus utilisable (BT) pour les consommateurs finaux. Il se compose de transformateurs, de disjoncteurs et de systèmes de protection.

6.1 Disjoncteurs

Les disjoncteurs sont des dispositifs de protection qui coupent le courant en cas de surcharge ou de court-circuit, protégeant ainsi les personnes et les équipements. Il existe des disjoncteurs thermiques, magnétiques et à commande électronique.

6.2 Fusibles

Les fusibles sont des dispositifs de sécurité qui interrompent le circuit en cas de surintensité, protégeant ainsi le système. Une fois le fusible grillé, il doit être remplacé.

6.3 Relais de protection

Les relais de protection sont utilisés pour détecter des anomalies comme les surintensités, les surtensions ou les défauts d’isolement, et pour déclencher les disjoncteurs afin de protéger les équipements.

L’électrotechnique est une discipline fondamentale pour la conception et la gestion des systèmes électriques. Elle couvre un large éventail de sujets, de la production d’énergie à sa distribution et son utilisation efficace. En maîtrisant ces concepts, on peut comprendre et optimiser le fonctionnement des réseaux électriques et des machines qui en dépendent.