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Terminale STI Génie Mécanique

Régimes triphasés équilibrés

REGIMES TRIPHASES EQUILIBRES

1. Pourquoi le triphasé ?

1 bobine
Fig 1 : un aimant ou un électroaimant tourne à fréquence constante devant une bobine fixe. La tension induite aux bornes de la bobine est alternative sinusoïdale. On a fabriqué un générateur de tension alternative.
2 bobines
Fig 2 : un aimant ou un électroaimant tourne à fréquence constante devant deux bobines fixes diamétralement opposées. La tension induite aux bornes de chaque bobine est alternative sinusoïdale et déphasé de π/2 l'une par rapport à l'autre.
2 bobines
Fig 3 : un aimant ou un électroaimant tourne à fréquence constante devant deux bobines fixes diamétralement opposées. La tension induite aux bornes des deux bobines couplées est alternative sinusoïdale et double par rapport à la tension aux bornes d'une seule bobine. On a fabriqué un générateur de tension alternatif monophasé (alternateur monophasé).
3 bobines
Fig 4 : un aimant ou un électroaimant tourne à fréquence constante devant 3 bobines fixes disposées à 120° l'une de l'autre. Après couplage, on obtient 3 tensions alternatives déphasées de 120° l'une par rapport à l'autre. On a fabriqué un générateur de tension alternatif triphasé (alternateur triphasé).
  • Expérience n°1 :

    Soit un aimant en rotation à fréquence constante devant une bobine.

    On visualise la tension aux bornes de la bobine à l’aide d’un oscilloscope. On observe que cette tension est alternative (sinusoïdale).

    On peut obtenir le même phénomène en remplaçant l’aimant par un électroaimant, soit une bobine tournante et alimenté en continue (cf Figure 1 ci-contre).

  • Amélioration du dispositif, expérience n°2 :

    On dispose deux bobines diamétralement opposées. Au centre du dispositif tourne à fréquence de rotation constante un aimant ou un électro-aimant. On obtient alors un système de deux tensions alternatives, observées à l’aide d’un oscilloscope. Ces deux tensions sont déphasées d’un angle π/2. Elles forment un système biphasé de tensions (cf Figure 2). Cependant, en couplant convenablement les deux bobines, on peut créer un générateur de tension monophasé (cf Figure 3).

    Un tel appareil porte le nom d'alternateur monophasé.

  • Nouvelle amélioration du dispositif, expérience n°3 :

    On rajoute une troisième bobine fixe. Afin de répartir régulièrement les 3 bobines autour de l’aimant (ou électro-aimant), il faudra les disposer à 120° l’une de l’autre soit 2π/3 rad. On obtient un système de 3 tensions déphasées de 2π/3 l’une par rapport à l’autre. Un tel système est dit triphasé.

    Chaque bobine possède 2 bornes. Aux total, il y a 6 bornes, toutefois, il est possible de réduire ce nombre de bornes par couplage des 3 bobines : il y a alors 3 phases (cf Figure 4).

    Un tel appareil porte le nom d'alternateur triphasé.

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