Circuits Ă©lectriques
Hoang Le-Huy
- 336 pages
- French
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Circuits Ă©lectriques
Hoang Le-Huy
Ă propos de ce livre
Lors de la prĂ©paration de cette quatriĂšme Ă©dition du livre Ălectrotechnique, les auteurs ont ajoutĂ© plusieurs sujets traitant des technologies qui ont un impact dans le domaine des courants forts. Les sept paragraphes suivants dĂ©crivent les principaux ajouts.1. Les sections 29.10 Ă 29.13 du chapitre 29 prĂ©sentent les principes fondamentaux du dimensionnement des machines Ă©lectriques. On y dĂ©montre que le couple mĂ©canique est un facteur dĂ©terminant dans la taille des machines tournantes. De plus, on constate que le rendement, le coĂ»t par kilowatt, et plusieurs autres paramĂštres favorisent la construction de machines et transformateurs de grande puissance.2. Le chapitre 31, sections 31.16 Ă 31.18, explique les propriĂ©tĂ©s et les avantages des transformateurs Ă haute frĂ©quence, soit ceux fonctionnant entre 400 Hz et 100 kHz. Ces transformateurs sont utilisĂ©s dans une foule de dispositifs Ă©lectroniques, comme les blocs d'alimentation Ă dĂ©coupage Ă©lectronique qui transforment la tension continue en tension alternative et vice versa.3. Dans le chapitre 34, sections 34.19 Ă 34.22, on explique les propriĂ©tĂ©s et le comportement de la machine asynchrone Ă double alimentation. L'utilisation d'une frĂ©quence fixe au stator et d'une frĂ©quence variable au rotor permet de faire varier la vitesse de cette machine lorsqu'elle fonctionne en moteur ou en gĂ©nĂ©rateur. Ces machines sont utilisĂ©es depuis longtemps comme moteurs pour entraĂźner les pompes de grande puissance. Plus rĂ©cemment, on leur a trouvĂ© une nouvelle application comme gĂ©nĂ©ratrices Ă vitesse variable, entraĂźnĂ©es par des Ă©oliennes de quelques mĂ©gawatts. L'importance de cette technologie dans la production Ă©olienne justifiait une description de ces gĂ©nĂ©ratrices spĂ©ciales.4. Le chapitre 40, sections 40.37 Ă 40.41, dĂ©montre l'impact Ă©norme de l'introduction des automates programmables industriels (API) sur la modernisation de l'industrie. Dans ces sections, on prĂ©sente justement un cas vĂ©cu, permettant de comprendre comment le passage aux API s'est effectuĂ© dans une entrprise, ainsi que les impacts tant au niveau technique qu'au niveau sociologique.5. Le chapitre 42, sections 42.61 Ă 42.69, explique, de façon simple, le comportement et l'utilitĂ© du convertisseur Ă©lectronique Ă trois niveaux ("three-level converter"). Ce nouveau type de convertisseur permet de gĂ©nĂ©rer une tension alternative variable Ă partir d'une source Ă courant continu fixe, tout en rĂ©duisant les distorsions harmoniques. Pour les grandes puissances, les convertisseurs Ă trois niveaux remplacent graduellement les convertisseurs classiques Ă deux niveaux.6. Dans le chapitre 45, sections 45.30 Ă 45.37, on prĂ©sente les propriĂ©tĂ©s du vent et l'utilisation des Ă©oliennes pour en extraire l'Ă©nergie. On y explique les diffĂ©rentes technologies de gĂ©nĂ©ration d'Ă©lectricitĂ©, tout en faisant ressortir les mĂ©rites de chacune d'entre elles.7. Le chapitre 45, sections 45.38 Ă 45.41, traite de la production dĂ©centralisĂ©e. On regroupe sous ce nom l'ensemble des sources de production d'Ă©nergie Ă©lectrique de petite puissance prĂšs des centres de consommation. La production dĂ©centralisĂ©e s'est dĂ©veloppĂ©e rĂ©cemment, surtout grĂące aux turbines Ă gaz associĂ©es Ă la cogĂ©nĂ©ration. La cogĂ©nĂ©ration permet, grĂące Ă un Ă©changeur de chaleur, d'extraire de l'Ă©nergie thermique des gaz d'Ă©chappement trĂšs chauds rejetĂ©s par la turbine entraĂźnant la gĂ©nĂ©ratrice. L'augment-ation du rendement global qui en rĂ©sulte rend la cogĂ©nĂ©ration attrayante pour les promoteurs privĂ©s qui peuvent vendre leurs excĂ©dents d'Ă©nergie Ă©lectrique Ă la compagnie d'Ă©lec-tricitĂ© locale.Au cours des derniĂšres annĂ©es, les mĂ©thodes de conversion de l'Ă©nergie Ă©lectrique ont progressĂ© de façon importante. Ainsi, il est Ă©tonnant de rĂ©aliser Ă quel point l'Ă©lectronique de puissance a envahi tous les domaines de l'Ă©lectro-technique. Ce constat nous indique qu'on ne peut plus Ă©tudier isolĂ©ment les machines Ă courant continu et Ă courant alternatif sans, par la mĂȘme occasion, s'intĂ©resser aux systĂšmes d'entraĂźnement Ă©lectronique de ces machines.Comment expliquer ces changements importants? On les attribue principalement Ă la disponibilitĂ© de commutateurs Ă©lectroniques plus puissants comme les IGBT («Insulated Gate Bipolar Transistors»), pouvant fonctionner Ă des frĂ©quences allant jusqu'Ă 20 kHz. Ces changements sont aussi dus Ă l'utilisation des thyristors et des GTO («Gate Turn-Off thyristor») pouvant porter des courants de plusieurs milliers d'ampĂšres sous des tensions de 5 kV. Enfin, ces changements s'expliquent aussi par la puissance des ordinateurs et des microprocesseurs qui exĂ©cutent des calculs en temps rĂ©el Ă des vitesses prodigieuses.La plupart des entraĂźnements industriels couvrent la gamme des puissances allant de 1 kW Ă 500 kW qui correspond prĂ©cisĂ©ment Ă celle oĂč la commande par IGBT est disponible. Ceci a provoquĂ© une vĂ©ritable explosion dans le remplacement des systĂšmes d'entraĂźnement existants. Ces nouveaux systĂšmes Ă base d'Ă©lectronique de puissance ont en effet des coĂ»ts d'entretien rĂ©duits, des rendements supĂ©rieurs et une productivitĂ© accrue. Par ailleurs, les systĂšmes d'entraĂźnement Ă courant continu sont graduellement remplacĂ©s par des commandes de moteurs asynchrones qui offrent une rĂ©ponse dynamique toute aussi performante. Tous les secteurs, tant industriels que commerciaux, sont touchĂ©s par cette rĂ©volution technologique. Grues, ascenseurs, locomotives, ventilateurs, pompes, compresseurs, lignes de production, etc., seront donc progressivement transformĂ©s.Ce n'est pas tout. L'Ă©lectronique de puissance commence Ă avoir un impact dans un secteur relativement stable depuis plus de 50 ans, soit le transport et la distribution de l'Ă©nergie Ă©lectrique. Ainsi, dans ce secteur, les grosses machines rotatives comme les condensateurs synchrones et les convertisseurs de frĂ©quence sont remplacĂ©es par des convertisseurs statiques qui ne contiennent aucune piĂšce mobile.Ces nouvelles technologies ont permis la conception de nouveaux appareils tels que les convertisseurs statiques de grande puissance, les condensateurs Ă commande par thyristors et les convertisseurs pouvant remplacer les transformateurs Ă dĂ©phasage variable. Ces nouveaux appareils, regroupĂ©s sous la rubrique FACTS («Flexible AC Transmission Systems»), permettront aux lignes de transport et de distribution de porter des puissances accrues. De plus, Ă cause de leur rĂ©ponse extrĂȘmement rapide, ces convertisseurs peuvent stabiliser un rĂ©seau menacĂ© par une perturbation intempestive.Le lecteur dĂ©couvrira que, bien que ces innovations touchent un vaste champ de connaissances, le fait qu'elles reposent toutes sur une base commune, lui permettra d'apprĂ©cier la cohĂ©rence de l'Ă©lectrotechnique. Par exemple, le lecteur dĂ©couvrira que les technologies et les Ă©quations propres aux machines synchrones sont similaires Ă celles rĂ©gissant le transport de puissance active et rĂ©active sur une ligne de transport ou Ă travers un convertisseur Ă©lectronique. Il s'ensuit que les connaissances acquises dans un secteur sont renforcĂ©es et Ă©largies lorsque le lecteur les rencontre de nouveau dans un autre domaine. Cela lui permet de dĂ©couvrir un sujet d'Ă©tude fascinant offrant un dĂ©fi intellectuel enrichissant.Le lecteur constatera aussi que, malgrĂ© les profonds changements qui touchent l'Ă©lectrotechnique, cette science continue Ă s'appuyer sur les grands principes dĂ©couverts au siĂšcle dernier.En rĂ©sumĂ©, ce livre utilise Ă la fois une approche thĂ©orique, pratique et multidisciplinaire afin de donner une connaissance globale de l'industrie Ă©lectrique moderne.