Demande de devis

Comprendre la tension triphasée pour choisir une source d'alimentation en courant alternatif

Comprendre la tension triphasée pour choisir une source d'alimentation en courant alternatif

Différence entre tension alternative monophasée et triphasée

La plupart d'entre nous connaissent la tension monophasée fournie par l'entreprise locale de distribution d'électricité. Aux États-Unis, cette tension est généralement de 120 V. La tension monophasée est exprimée sous la forme d'une tension de ligne à neutre entre deux conducteurs d'alimentation (plus une terre de sécurité). Le conducteur neutre est normalement au potentiel de la terre tandis que le conducteur de ligne est une tension alternative sinusoïdale d'une valeur efficace de 120Vac. Cela signifie que la crête de la tension alternative passe de +169,7Vac à -169,7Vac toutes les 16,667 msec sur la fréquence du réseau américain de 60Hz. Pour de nombreux autres pays, ces valeurs nominales sont plutôt de 230Vrms @ 50Hz (20 msec).

L'alimentation monophasée est limitée

La tension monophasée ne peut fournir qu'une puissance limitée, car tout le courant doit être fourni par les conducteurs de ligne et de neutre. Cela ne pose pas de problème pour une utilisation domestique, mais pour une utilisation industrielle, un courant plus élevé peut être nécessaire pour faire fonctionner des machines, des moteurs, des éclairages et d'autres charges à forte puissance. Dans ce cas, il est souvent souhaitable d'augmenter à la fois la tension et le courant pour fournir cette puissance plus élevée. L'une des options consiste à utiliser une alimentation biphasée, comme c'est le cas dans certaines maisons américaines pour faire fonctionner des sèche-linge électriques. Il s'agit d'une connexion à phase divisée où deux phases de 120 Vrms sont séparées de 180°, ce qui fournit deux fois la tension de ligne à ligne de 120 VLN ou 240 V. Cela double la puissance disponible. La puissance disponible est ainsi doublée. Le dédoublement de phase n'est pas couramment utilisé en Europe ou en Asie, car la tension normale du réseau monophasé est déjà de 220VLN à 240LN.

Le courant alternatif triphasé est généralement utilisé pour des charges plus importantes.

Pour aller encore plus loin, les charges de grande puissance sont généralement alimentées en triphasé. Le courant est ainsi réparti sur trois fils au lieu d'un seul, ce qui permet un câblage plus petit et donc moins coûteux. Les trois sources de tension sont déphasées de 120° l'une par rapport à l'autre pour équilibrer les courants de charge. Ceci est illustré dans la figure 2.
Figure 2 : Formes d'onde de tension triphasée avec différentes rotations

Comment déterminer les tensions de ligne à ligne requises ?

Le déphasage de 120° entre chaque forme d'onde peut être effectué dans l'une des deux rotations de phase - A -> B -> C ou A -> C -> B. La rotation de phase n'affecte pas la plupart des charges, à l'exception des moteurs triphasés à courant alternatif qui tourneront dans le sens opposé si la rotation de phase est modifiée. Le changement de rotation de phase peut être réalisé en intervertissant deux des trois connexions de phase. Lors de l'utilisation d'une source d'alimentation CA programmable comme la série AFX, les angles de phase pour les phases B et C peuvent être programmés à 120° et 240° ou 240° et 120° respectivement pour modifier la rotation de la phase. L'AFX permet également de programmer des déséquilibres de phase afin d'étudier l'effet des variations de phase sur une unité testée.

Relation Delta et Wye

Si la relation "normale" entre les tensions triphasées en triangle et en étoile est facilement exprimée par une formule simple, celle-ci ne s'applique qu'en cas de tensions ligne-neutre égales, d'équilibre parfait des phases et de tensions sinusoïdales. Dans ce cas idéal, la relation entre la tension efficace ligne-neutre et la tension efficace ligne-ligne peut être exprimée par la formule suivante :

Formule de calcul de la tension à trois phases.png

Cette relation entre la tension de ligne à neutre et la tension de ligne à ligne est illustrée dans le diagramme de phase de la figure 3.
Figure 3 : Diagramme de phase triphasé

La figure 4 ci-dessous présente deux exemples typiques de configurations de tension de réseau triphasé utilisées aux États-Unis. L'Europe et l'Asie utilisent généralement des configurations 220/380V ou 230/400V. Le 120VLN par phase est équivalent à la somme vectorielle 208VLL :

VLL = 120VLN * 1,732 = 207,84VLL

Il convient de noter que la configuration du réseau delta 480 V ne comporte pas de connexion neutre et est appelée connexion delta 3 fils + terre. Pour simuler ce type de réseau avec une source de courant alternatif, la charge triphasée est connectée en triangle entre les trois phases de sortie uniquement, sans connexion à la borne de sortie neutre.

Figure 4 : Configurations typiques de tension triphasée utilisées aux États-Unis

Ce rapport de √3 est important lorsqu'on utilise une source d'alimentation triphasée programmable, car toutes les sources d'alimentation triphasées de type T&M ne sont programmables que pour la tension entre la ligne et le neutre.  

Par conséquent, si l'une des conditions énoncées n'est pas remplie, vous ne pouvez pas vous contenter de cette formule pour déterminer la tension de ligne à ligne :

  1. Tensions VLN identiques sur les trois phases
  2. Angles de phase équilibrés sur les phases B et C
  3. Faible distorsion, onde sinusoïdale pure
Un petit déphasage sur une ou plusieurs des trois phases peut avoir un impact significatif sur les tensions VLL, ce qui entraîne également un déséquilibre du courant de charge. Une tension déformée causée par une charge non linéaire sur une ou plusieurs phases peut également perturber les tensions de ligne à ligne.

Pourquoi est-ce important ?

Les sources de courant alternatif triphasé programmables ont des angles de phase réglables et prennent souvent en charge des formes d'ondes arbitraires. Cela signifie que la relation entre la tension ligne-neutre et la tension ligne-ligne n'est pas nécessairement "fixe". En règle générale, toutes les sources de courant alternatif triphasé programmables sont programmées en tension efficace ligne-neutre, quel que soit le type de charge (Delta ou Wye). Il peut donc être nécessaire de mesurer réellement la tension ligne à ligne résultante, car le calcul n'est pas valable si ces conditions ne sont pas remplies.

Besoin d'aide ? Contactez nous

Lorsque vous testez des charges triphasées, faites très attention aux paramètres de tension et de phase lorsque vous faites des hypothèses sur les tensions de ligne à ligne appliquées à l'unité testée. Si vous avez besoin d'aide, contactez nos experts en test par chat, email ou téléphone.

Voir les sources d'alimentation en courant alternatif
Voir tout
Voir tout
Comprendre la tension triphasée pour choisir une source d'alimentation en courant alternatif

Différence entre tension alternative monophasée et triphasée

La plupart d'entre nous connaissent la tension monophasée fournie par l'entreprise locale de distribution d'électricité. Aux États-Unis, cette tension est généralement de 120 V. La tension monophasée est exprimée sous la forme d'une tension de ligne à neutre entre deux conducteurs d'alimentation (plus une terre de sécurité). Le conducteur neutre est normalement au potentiel de la terre tandis que le conducteur de ligne est une tension alternative sinusoïdale d'une valeur efficace de 120Vac. Cela signifie que la crête de la tension alternative passe de +169,7Vac à -169,7Vac toutes les 16,667 msec sur la fréquence du réseau américain de 60Hz. Pour de nombreux autres pays, ces valeurs nominales sont plutôt de 230Vrms @ 50Hz (20 msec).

L'alimentation monophasée est limitée

La tension monophasée ne peut fournir qu'une puissance limitée, car tout le courant doit être fourni par les conducteurs de ligne et de neutre. Cela ne pose pas de problème pour une utilisation domestique, mais pour une utilisation industrielle, un courant plus élevé peut être nécessaire pour faire fonctionner des machines, des moteurs, des éclairages et d'autres charges à forte puissance. Dans ce cas, il est souvent souhaitable d'augmenter à la fois la tension et le courant pour fournir cette puissance plus élevée. L'une des options consiste à utiliser une alimentation biphasée, comme c'est le cas dans certaines maisons américaines pour faire fonctionner des sèche-linge électriques. Il s'agit d'une connexion à phase divisée où deux phases de 120 Vrms sont séparées de 180°, ce qui fournit deux fois la tension de ligne à ligne de 120 VLN ou 240 V. Cela double la puissance disponible. La puissance disponible est ainsi doublée. Le dédoublement de phase n'est pas couramment utilisé en Europe ou en Asie, car la tension normale du réseau monophasé est déjà de 220VLN à 240LN.

Le courant alternatif triphasé est généralement utilisé pour des charges plus importantes.

Pour aller encore plus loin, les charges de grande puissance sont généralement alimentées en triphasé. Le courant est ainsi réparti sur trois fils au lieu d'un seul, ce qui permet un câblage plus petit et donc moins coûteux. Les trois sources de tension sont déphasées de 120° l'une par rapport à l'autre pour équilibrer les courants de charge. Ceci est illustré dans la figure 2.
Figure 2 : Formes d'onde de tension triphasée avec différentes rotations

Comment déterminer les tensions de ligne à ligne requises ?

Le déphasage de 120° entre chaque forme d'onde peut être effectué dans l'une des deux rotations de phase - A -> B -> C ou A -> C -> B. La rotation de phase n'affecte pas la plupart des charges, à l'exception des moteurs triphasés à courant alternatif qui tourneront dans le sens opposé si la rotation de phase est modifiée. Le changement de rotation de phase peut être réalisé en intervertissant deux des trois connexions de phase. Lors de l'utilisation d'une source d'alimentation CA programmable comme la série AFX, les angles de phase pour les phases B et C peuvent être programmés à 120° et 240° ou 240° et 120° respectivement pour modifier la rotation de la phase. L'AFX permet également de programmer des déséquilibres de phase afin d'étudier l'effet des variations de phase sur une unité testée.

Relation Delta et Wye

Si la relation "normale" entre les tensions triphasées en triangle et en étoile est facilement exprimée par une formule simple, celle-ci ne s'applique qu'en cas de tensions ligne-neutre égales, d'équilibre parfait des phases et de tensions sinusoïdales. Dans ce cas idéal, la relation entre la tension efficace ligne-neutre et la tension efficace ligne-ligne peut être exprimée par la formule suivante :

Formule de calcul de la tension à trois phases.png

Cette relation entre la tension de ligne à neutre et la tension de ligne à ligne est illustrée dans le diagramme de phase de la figure 3.
Figure 3 : Diagramme de phase triphasé

La figure 4 ci-dessous présente deux exemples typiques de configurations de tension de réseau triphasé utilisées aux États-Unis. L'Europe et l'Asie utilisent généralement des configurations 220/380V ou 230/400V. Le 120VLN par phase est équivalent à la somme vectorielle 208VLL :

VLL = 120VLN * 1,732 = 207,84VLL

Il convient de noter que la configuration du réseau delta 480 V ne comporte pas de connexion neutre et est appelée connexion delta 3 fils + terre. Pour simuler ce type de réseau avec une source de courant alternatif, la charge triphasée est connectée en triangle entre les trois phases de sortie uniquement, sans connexion à la borne de sortie neutre.

Figure 4 : Configurations typiques de tension triphasée utilisées aux États-Unis

Ce rapport de √3 est important lorsqu'on utilise une source d'alimentation triphasée programmable, car toutes les sources d'alimentation triphasées de type T&M ne sont programmables que pour la tension entre la ligne et le neutre.  

Par conséquent, si l'une des conditions énoncées n'est pas remplie, vous ne pouvez pas vous contenter de cette formule pour déterminer la tension de ligne à ligne :

  1. Tensions VLN identiques sur les trois phases
  2. Angles de phase équilibrés sur les phases B et C
  3. Faible distorsion, onde sinusoïdale pure
Un petit déphasage sur une ou plusieurs des trois phases peut avoir un impact significatif sur les tensions VLL, ce qui entraîne également un déséquilibre du courant de charge. Une tension déformée causée par une charge non linéaire sur une ou plusieurs phases peut également perturber les tensions de ligne à ligne.

Pourquoi est-ce important ?

Les sources de courant alternatif triphasé programmables ont des angles de phase réglables et prennent souvent en charge des formes d'ondes arbitraires. Cela signifie que la relation entre la tension ligne-neutre et la tension ligne-ligne n'est pas nécessairement "fixe". En règle générale, toutes les sources de courant alternatif triphasé programmables sont programmées en tension efficace ligne-neutre, quel que soit le type de charge (Delta ou Wye). Il peut donc être nécessaire de mesurer réellement la tension ligne à ligne résultante, car le calcul n'est pas valable si ces conditions ne sont pas remplies.

Besoin d'aide ? Contactez nous

Lorsque vous testez des charges triphasées, faites très attention aux paramètres de tension et de phase lorsque vous faites des hypothèses sur les tensions de ligne à ligne appliquées à l'unité testée. Si vous avez besoin d'aide, contactez nos experts en test par chat, email ou téléphone.

Voir les sources d'alimentation en courant alternatif
Voir tout
Voir tout