ELECTRIC, WITH AN EDGE
La différence entre l’énergie triphasée et l’énergie biphasée, la différence entre l’énergie triphasée et l’énergie monophasée, la connexion en triangle et la connexion en Y des charges triphasées, le système triphasé à quatre fils et le système triphasé à cinq fils des compteurs d’énergie triphasée, nous allons apprendre à les connaître ensemble.
Dans le domaine de l’alimentation électrique, la conversion de l’énergie monophasée en énergie triphasée est un sujet d’un grand intérêt et d’une grande importance pratique. Cet article, basé sur l’analyse d’un document PDF complet, vise à fournir une compréhension détaillée des différents schémas de conversion, de leurs avantages, de leurs inconvénients et de leurs applications potentielles. L’accent sera mis sur l’alimentation triphasée, un aspect essentiel des systèmes d’alimentation modernes.
Puissance triphasée：
Il est composé de fils triphasés.
Tension mutuelle : 380V.
Application : Moteur triphasé
Électricité biphasée :
Elle est constituée de fils biphasés.
Tension mutuelle : 380 V.
Application : Machine à souder à courant alternatif
Électricité monophasée :
Elle est composée d’un fil de phase et d’un fil neutre.
Tension : 220 V
Application : Appareils ménagers.
Puissance triphasée : lorsque la bobine tourne dans un champ magnétique, le fil coupe la ligne du champ magnétique pour générer une force électromotrice induite, et sa loi de variation peut être représentée par une courbe sinusoïdale. Si nous prenons trois bobines et que nous les plaçons à un angle de 120 degrés dans l’espace, les trois bobines tournent toujours à la même vitesse dans le champ magnétique, et trois forces électromotrices induites de même fréquence seront induites. Comme les trois bobines sont séparées de 120 degrés dans l’espace, le courant généré est également un changement sinusoïdal triphasé, appelé courant alternatif sinusoïdal triphasé. L’électricité industrielle utilise le courant triphasé, comme les moteurs à courant alternatif triphasé.
La tension entre deux phases est de 380 VCA et la tension entre les phases et la terre est de 220 VCA. Divisé en phase A, phase B et phase C. Les lignes sont représentées par L1, L2 et L3.
(Remarque : il existe des alimentations 660VAC et 6000VAC pour le courant alternatif triphasé, en raison d’objectifs différents).
L’énergie générée par le générateur est triphasée, et chaque phase et son point neutre de l’alimentation triphasée peuvent former une boucle monophasée pour fournir de l’énergie électrique aux utilisateurs.
（Notez que le circuit CA ne peut pas être appelé positif ou négatif ici, il doit être appelé l’extrémité de la ligne (également appelée fil sous tension) et le fil neutre (également appelé fil neutre.）
Selon la réglementation, le point neutre d’une alimentation civile de 380 volts (triphasée) ne doit pas être mis à la terre à l’entrée. Un fil de terre est également connecté à la prise de courant triphasée.
（Mise à la terre du côté du transformateur. Cette mise à la terre doit tenir compte du fait que le point flottant ne peut pas provoquer un point plus élevé que la tension d’alimentation. La mise à la terre de l’utilisateur et la mise à la terre du transformateur ont une certaine résistance dans la terre.)
Il s’agit de prendre en compte la réalisation de la fonction du dispositif de protection contre les fuites. Si le point neutre de l’alimentation électrique est directement mis à la terre, le dispositif de protection contre les fuites perdra sa fonction et ne pourra pas protéger le corps humain et l’équipement électrique contre les courts-circuits.
Le principe de fonctionnement du dispositif de protection contre les fuites est le suivant : si le corps humain touche l’extrémité de la ligne de l’alimentation électrique, à savoir le fil sous tension, ou la fuite interne de l’équipement électrique, le courant passe du fil sous tension à la terre à travers le corps humain ou le boîtier de l’équipement électrique, et ne passe pas par le fil neutre, le fil sous tension et le courant de la ligne neutre seront inégaux, et le dispositif de protection contre les fuites se déclenchera immédiatement pour protéger la sécurité des personnes et des appareils électriques après avoir détecté cette partie de la différence de courant. En général, le courant différentiel est choisi pour être de quelques dizaines de milliampères。.
Il existe deux types de connexion : la connexion en triangle et la connexion en Y.
Les fils de charge de la connexion en triangle sont trois fils sous tension et un fil de terre. La tension entre les trois fils sous tension est de 380 V, et la tension entre tout fil sous tension et le fil de terre est de 220 V ;
Les fils de charge de la méthode de connexion en Y sont trois fils sous tension, un fil neutre et un fil de terre. La tension entre les trois fils sous tension est de 380 V, et la tension entre tout fil sous tension et le fil neutre ou le fil de terre est de 220 V.
La puissance totale d’un appareil électrique triphasé est égale à la tension de chaque phase multipliée par le courant de chaque phase, puis multipliée par 3, c’est-à-dire que la puissance totale = courant × tension (220V) × 3 (W = U × I × 3).
Dans le réseau de distribution basse tension, la ligne de transmission adopte généralement un système triphasé à quatre fils, dont trois lignes représentent les trois phases A, B et C, sans division, et l’autre est la ligne neutre N。.
Dans le réseau de distribution d’électricité basse tension 380V, la ligne N est mise en place afin d’obtenir la tension ligne à ligne 220V à partir de la tension phase à phase 380V. Dans certains cas, elle peut également être utilisée pour la détection du courant homopolaire afin de contrôler l’équilibre de l’alimentation triphasée.
Mise à la terre répétée : Qu’il s’agisse d’un fil N ou d’un fil PE, la mise à la terre répétée doit être utilisée du côté de l’utilisateur pour améliorer la fiabilité. Cependant, la mise à la terre répétée n’est qu’une mise à la terre répétée. Elle ne peut être connectée qu’au point de mise à la terre ou à proximité du point de mise à la terre, mais cela ne signifie pas qu’elle peut être connectée à n’importe quel endroit, en particulier à l’intérieur. Il faut s’en souvenir et veiller à ce que votre ami ne l’enfreigne pas !
Il est préférable d’utiliser des couleurs de fils standard et normalisées dans l’application : Le fil A est jaune, le fil B est bleu, le fil C est rouge, le fil N est brun/bleu et le fil PE est jaune-vert.
Le système triphasé à cinq fils fait référence aux fils A, B, C, N et PE. Parmi eux, le fil PE est un fil de terre de protection, également appelé fil de sécurité, qui est spécialement utilisé pour assurer la sécurité de l’utilisation de l’électricité, comme le boîtier de l’équipement. La ligne PE est connectée à la ligne N du côté du transformateur d’alimentation, mais elle ne doit pas être utilisée comme ligne neutre après avoir pénétré du côté de l’utilisateur, sinon elle ne sera pas différente d’un système triphasé à quatre fils après confusion.
Toutefois, comme ce type de chaos fait perdre aux gens leur vigilance, il peut être plus propice aux accidents par électrocution dans la pratique. Aujourd’hui, l’alimentation électrique des maisons résidentielles doit utiliser un système triphasé à cinq fils. Si ce n’est pas le cas du vôtre, vous pouvez demander une rectification.
Le système triphasé à cinq fils comprend trois fils de phase (fils A, B et C), un fil neutre (fil N) et un fil de terre (fil PE).
La ligne neutre (ligne N) est la ligne neutre. Lorsque la charge triphasée est symétrique, la somme vectorielle du courant circulant dans la ligne neutre de la ligne triphasée est nulle, mais pour une ligne monophasée, le courant n’est pas nul. Lorsque la charge triphasée est asymétrique, la somme vectorielle du courant de la ligne neutre n’est pas nulle et une tension à la terre est générée.
Le système triphasé à cinq fils est divisé en mode de mise à la terre TT et mode de mise à la terre TN, et TN est spécifiquement divisé en trois modes TN-S, TN-C, et TN-C-S.
La première lettre T signifie que le point neutre de l’alimentation électrique est mis à la terre, et la deuxième lettre T correspond à la mise à la terre du boîtier métallique de l’équipement. Cette méthode est couramment utilisée dans les systèmes à haute tension, mais elle ne convient pas aux systèmes à basse tension avec des appareils électriques de grande capacité.
1. Méthode de mise à la terre TN-S : La lettre S signifie que N est séparé de PE, que l’enveloppe métallique de l’équipement est connectée à PE et que le point neutre de l’équipement est connecté à N. L’avantage est qu’il n’y a pas de courant dans PE, de sorte que le potentiel de l’enveloppe métallique de l’équipement par rapport à la terre est nul. Principalement utilisé pour le traitement des données, la détection de précision et le système d’alimentation électrique des immeubles de grande hauteur.
2. Méthode de mise à la terre TN-C : La lettre C signifie que N et PE se confondent avec PEN, qui est en fait une méthode d’alimentation électrique à quatre fils. Le point neutre de l’appareil et l’enveloppe métallique sont tous deux connectés à N. Étant donné que le courant triphasé déséquilibré et le courant harmonique circulent lorsque N est normal, l’enveloppe métallique de l’équipement présente normalement une certaine tension par rapport à la terre, ce qui est généralement utilisé dans les lieux d’alimentation générale.
3. Méthode de mise à la terre TN-C-S : une partie de N est séparée de PE ; il s’agit d’une méthode d’alimentation électrique à quatre fils et demi, utilisée dans les endroits où l’environnement est médiocre. Lorsque N et PE sont séparés, ils ne peuvent pas être combinés.
L’électricité étant semblable à l’eau, permettez-moi d’expliquer le phénomène de l’eau :
Le courant est similaire à l’écoulement de l’eau, et la tension est également appelée différence de potentiel. Elle est similaire à la différence de niveau de l’eau. Deux bouteilles d’eau sont reliées par un tube fin.
Si les deux bouteilles sont placées au même niveau, il n’y aura pas d’écoulement d’eau dans le tube fin, mais si une bouteille est surélevée, un écoulement d’eau se produira, c’est-à-dire que l’eau s’écoulera de la bouteille la plus haute vers la bouteille la plus basse.
Par exemple, 3 bouteilles d’ABC sont utilisées, puis 3 tubes fins sont utilisés pour relier les 3 bouteilles respectivement (c’est-à-dire pour former une connexion angulaire).
Si l’on élève C de 20CM, on constate que A s’écoule vers BC, mais que C s’écoule vers B. La raison en est que l’eau s’écoule du haut vers le bas.
Le courant alternatif change dans les directions positives et négatives, tout comme la bouteille se déplace de haut en bas sur un niveau, ce qui fait que la direction de l’écoulement de l’eau dans la conduite d’eau change dans les directions positives et négatives.
L’électricité triphasée, comme les 3 bouteilles ABC, monte et descend périodiquement, mais elles ne montent et ne descendent pas en même temps, elles sont décalées d’un tiers du cycle de changement, de sorte qu’il y aura des différences entre ABC et 3 de temps en temps. La différence de potentiel qui fait que la charge connectée génère du courant.
C’est la raison pour laquelle l’électricité triphasée peut alimenter la charge sans utiliser de fil 0.
Le courant alternatif triphasé est une forme de transmission de l’énergie électrique, appelée électricité triphasée. Une alimentation en courant alternatif triphasé est une alimentation composée de trois potentiels alternatifs ayant la même fréquence, la même amplitude et une différence de phase de 120° l’un par rapport à l’autre.
Le courant alternatif triphasé a de nombreuses utilisations, et la plupart des équipements électriques à courant alternatif dans l’industrie. Par exemple, les moteurs électriques utilisent du courant alternatif triphasé, souvent appelé système triphasé à quatre fils. Dans la vie quotidienne, le courant monophasé est souvent utilisé, également connu sous le nom de courant d’éclairage.
Lorsque l’électricité d’éclairage est utilisée pour l’alimentation électrique, il convient d’utiliser l’une des trois phases pour alimenter l’équipement électrique. Par exemple, les appareils ménagers, et l’autre fil est le quatrième fil du système triphasé et quadrifilaire, c’est-à-dire le fil neutre, qui est tiré du point neutre de l’électricité triphasée.
L’alimentation biphasée fait référence à l’alimentation monophasée de 220 volts；.
L’alimentation biphasée signifie que la tension nominale de l’appareil électrique est de 380 volts et qu’il doit être connecté à deux fils de phase, c’est-à-dire deux fils sous tension.
L’alimentation monophasée est une forme de transmission d’énergie consistant en un seul fil sous tension et un fil neutre, avec un troisième fil (fil de terre) si nécessaire.
Les générateurs qui peuvent générer des potentiels d’amplitude égale, de fréquence égale et de déphasage de 120° sont appelés générateurs triphasés ;
Un générateur triphasé est utilisé comme source d’énergie, appelée alimentation triphasée ;
Un circuit alimenté par une source d’énergie triphasée est appelé circuit triphasé. U, V, W sont appelés triphasés, et la tension entre les phases est la tension de ligne, et la tension est de 380V.
La tension entre la phase et la ligne centrale est appelée tension de phase, et la tension est de 220V.
La différence entre l’alimentation triphasée et l’alimentation monophasée : l’alimentation électrique provenant du générateur est triphasée, et chaque phase de l’alimentation triphasée et son point neutre peuvent former une boucle monophasée pour fournir de l’énergie aux utilisateurs.
Notez que le circuit CA ne peut pas être appelé positif ou négatif, il doit être appelé la borne de ligne (appelée le fil sous tension dans l’électricité civile) et le fil neutre (appelé le fil neutre dans l’électricité civile).
Le courant alternatif sur le même réseau a la même phase de tension. Par conséquent, les lignes neutres de plusieurs transformateurs sur le même réseau électrique (réseau national) peuvent être utilisées les unes avec les autres. La tension entre le fil sous tension et le fil neutre de n’importe quel transformateur est de 220 V.
Cependant, lorsqu’ils sont utilisés de cette manière, le fil sous tension et le fil neutre sont souvent séparés, ce qui pose de gros problèmes pour les lignes de communication telles que les téléviseurs et les radios, qui ne sont généralement pas autorisées par le pays et l’alimentation en électricité.
En général, la ligne neutre (le point neutre du côté secondaire) est mise à la terre à plusieurs reprises avec la ligne de terre, qui joue un double rôle de protection, et sa fonction principale est d’être utilisée dans le circuit de fonctionnement de l’équipement.
Il faut savoir que la ligne neutre entrant dans la terre est envoyée à l’utilisateur en parallèle avec la ligne triphasée en tant que ligne principale. Dans des circonstances normales, il ne devrait pas y avoir d’électricité sur cette ligne neutre. Une fois qu’elle est court-circuitée, elle est chargée.
Par conséquent, si deux transformateurs partagent une ligne, cela signifie qu’il y a du courant provenant de la boucle, ce qui provoquera une induction électromagnétique.
Ce n’est pas parce que l’un des transformateurs n’a pas une bonne mise à la terre inférieure à 4 ohms qu’il n’y a pas de bonne boucle. Une fois qu’il y a une fuite entre l’équipement et l’enveloppe, c’est dangereux s’il n’y a pas de déclenchement.
Les lignes neutres de différents systèmes ne doivent pas être empruntées et utilisées l’une par l’autre. Si le point neutre du transformateur n° 1 n’est pas bien mis à la terre, et que le potentiel zéro dérive et que la position zéro augmente, alors le point neutre du transformateur n° 2 est connecté au point neutre du transformateur n° 2. Il arrive que la résistance de mise à la terre de la ligne neutre du transformateur n° 2 soit trop importante. En conséquence, la position zéro du transformateur augmente, de sorte que la charge triphasée à quatre fils n’est plus équilibrée. Étant donné que la ligne de passage à zéro du transformateur n° 1 est empruntée, un défaut dans la ligne n’entraînera pas le déclenchement du disjoncteur et n’élargira pas la plage de défaut, mettant ainsi en danger l’équipement et la sécurité des personnes.
Dans le passé, lorsqu’il y avait plusieurs transformateurs, les lignes neutres de chaque transformateur étaient toutes connectées lors de l’alimentation électrique.
Aujourd’hui, le contrôle de la ligne sortante du transformateur de distribution est entièrement assuré par la protection contre les fuites. Si le fil sous tension de ce transformateur de distribution et le fil neutre de l’autre transformateur de distribution sont utilisés, la protection contre les fuites ne peut pas être fermée.
S’il n’y a pas de protection contre les fuites, il faut utiliser la ligne zéro du transformateur de distribution. La tension de la ligne de terre est très élevée, ce qui est propice aux accidents et aux chocs électriques.
Les transformateurs ont des circuits triphasés, et il existe différentes interfaces pour ces circuits triphasés, ainsi que de nombreuses façons de connecter les différentes lignes.
Dans le processus de connexion commune, la connexion doit être effectuée correctement afin d’améliorer continuellement les performances du transformateur.
Cependant, ces circuits triphasés du transformateur doivent être connectés correctement en permanence pour améliorer la précision. Mais certaines personnes se demanderont ce qui se passera si la puissance triphasée du transformateur est inversée.
Par exemple, pour les trois bornes du transformateur ABC, si je connecte les lignes de la manière suivante : A-C B-B C-A, la bobine à l’extrémité de la sortie suivra également la loi A-C B-B C-A.
En d’autres termes, si la connexion triphasée ABC est inversée du côté de l’entrée, le côté de la sortie est également inversé.
Mais si la connexion est inversée, tout est inversé. En général, il n’y a pas de problème avec les petits transformateurs (alimentation domestique) et les micro-transformateurs (plusieurs kilowatts) fonctionnent bien, quelle que soit la manière dont ils sont connectés en sens inverse.
En revanche, le rendement a baissé, mais le grand transformateur ne peut absolument pas être inversé.
Dans le cas d’une charge élevée, la connexion inverse a généralement de graves conséquences sur l’imprévisibilité de la machine à courber. Il ne s’agit pas seulement d’une baisse d’efficacité, mais aussi du fait que la séquence de la phase modifie la machine à cintrer et qu’il y a des conflits avec la structure magnétique conçue par le transformateur lui-même. Le transformateur doit alors consommer l’énergie générée par le conflit et produire une chaleur importante, ce qui est dangereux à ce moment-là.
Par conséquent, la puissance triphasée du transformateur ne doit pas être inversée. Si elle est inversée, elle sera dangereuse. À ce moment-là, votre transformateur sera en danger et il y aura facilement des victimes. Par conséquent, le transformateur doit être utilisé de manière scientifique et connecté correctement !
Il existe cinq méthodes principales de conversion du courant monophasé en courant triphasé :
Schéma d’alimentation par générateur triphasé entraîné par un moteur monophasé
Schéma d’alimentation en courant triphasé divisé
Schéma d’alimentation par transformateur élévateur de fréquence, redressement incontrôlé et pont inverseur triphasé
Schéma d’alimentation à double redressement et à pont onduleur triphasé
Schéma d’alimentation en circuit inverseur en pont triphasé avec redressement incontrôlé et régulation par hacheur
Chacune de ces méthodes présente ses propres avantages et inconvénients, ce qui les rend adaptées à différentes applications.
Schéma d’alimentation d’un générateur triphasé entraîné par un moteur monophasé
Il s’agit de la première méthode d’alimentation monophasée à triphasée. Elle consiste à utiliser une alimentation monophasée pour entraîner un générateur triphasé à moteur monophasé afin de produire une tension triphasée pour alimenter des charges triphasées. Bien que cette méthode soit simple et traditionnelle, elle souffre d’un faible rendement de conversion, d’un coût élevé et d’un poids important, ce qui la rend peu pratique à transporter dans les zones rurales éloignées.
La méthode de la phase divisée permet d’obtenir une alimentation triphasée de petite capacité, qui peut être utilisée pour alimenter des charges triphasées de petite puissance. La tension de sortie est triphasée grâce à l’utilisation d’une inductance capacitive pour décaler la phase à l’entrée. Cependant, cette méthode a une faible capacité, une faible capacité de charge et une faible performance dynamique.
Cette méthode comprend un transformateur élévateur IFT, un circuit de redressement monophasé non contrôlé, une inductance de filtrage, un condensateur de stockage d’énergie CC, un circuit de pont inverseur triphasé et un circuit de filtrage LC. Il évite l’utilisation de transformateurs de fréquence et réduit la complexité du circuit, tout en réduisant l’utilisation de condensateurs de stockage d’énergie et le poids de l’équipement.
Ce schéma utilise un circuit de redressement double du côté du redresseur, un circuit hacheur abaisseur de tension au milieu pour la réduction de la tension, et un circuit de pont inverseur triphasé du côté de l’onduleur. Il évite l’utilisation de transformateurs de fréquence du côté de l’entrée, ce qui réduit efficacement le poids du dispositif de conversion de l’énergie, réduit la taille du dispositif et facilite le transport et l’assemblage de ce dispositif dans les zones reculées où il est difficile d’obtenir une alimentation triphasée.
En conclusion, la conversion d’une alimentation monophasée en une alimentation triphasée est un aspect critique des systèmes d’alimentation modernes. Différentes méthodes, chacune avec ses propres avantages et inconvénients, sont disponibles à cette fin. Le choix de la méthode dépend des exigences spécifiques de l’application, y compris des facteurs tels que l’efficacité, le coût, la taille et la qualité de l’énergie. Au fur et à mesure que la technologie de l’électronique de puissance progresse, nous pouvons nous attendre à de nouvelles améliorations de ces méthodes, qui deviendront encore plus efficaces, plus compactes et plus polyvalentes.
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