Le neutre dans un réseau triphasé

[Aryo]

Bonsoir,

Tout d'abord, ma question semble un peu simple vu les sujets abordés sur cette section mais je n'ai pas trouvé d'autres forums plus adéquat pour poser ma question.

Je veux comprendre pourquoi dans un réseau triphasé la somme des courants est égale à zéro.

Je lis que c'est parce que c'est équilibré (dans le cadre des bobines d'un moteur par exemple), mais ça marche aussi avec des lampes.

Mais la question est de savoir pourquoi? Que se passe-t-il concrètement? Pourquoi le courant disparaît? Pourquoi dans un réseau équilibré triphasé i1+i2+i3 = 0?

Par ailleurs, où va le courant qui traverse une lampe et qui repart par le neutre dans un réseau monophasé domestique? Edf récupère-il ce courant?

Voila, si certains se sentent d'éclairer ma lanterne!

Merci à vous
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[DAUDET78]

Je veux comprendre pourquoi dans un réseau triphasé la somme des courants est égale à zéro.

parce que la somme de trois courants de même amplitude et décalés de 120° donne 0,000000A
Potasse ça : http://fr.wikipedia.org/wiki/Courant_triphas%C3%A9

Par ailleurs, où va le courant qui traverse une lampe et qui repart par le neutre dans un réseau monophasé domestique?

Un réseau monophasé n'existe que si il y a TROIS réseaux monophasés reliés à un réseau triphasé.
Dans un lotissement de 60 maisons alimenté en triphasé (trois phases+neutre) :
il y a 20 maisons entre Phase_1 et neutre (donc en monophasé )
il y a 20 maisons entre Phase_2 et neutre (donc en monophasé )
il y a 20 maisons entre Phase_3 et neutre (donc en monophasé )

Statistiquement, chaque groupe de maison consomme à peu près le même courant monophasé . Donc le courant qui circule dans le neutre (et provenant du non équilibrage total) est faible.

Edf récupère-il ce courant?

????? j'ai pas pigé la question

[Aryo]

Merci pour ta réponse, j'irai potasser le lien que tu m'a posté.

Edf récupère-il ce courant?

????? j'ai pas pigé la question

Et bien le courant passe par la phase, arrive à la lampe pour repartir par le neutre vers le réseau?
Bon c'est peut être une énormité ce que je dis, mais le courant ne s'arrête pas à la lampe, il continue son chemin dans le neutre non?

[DAUDET78]

il continue son chemin dans le neutre non?

Non .....
Il rencontre deux autres courants provenant de deux autres lampes identiques situées dans deux autres maisons alimentées par les deux autres phases décalées de 120 et 240° .

C'est 3 courants s’annulent (voir mon lien)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Zenertransil]

Bonsoir à tous,

Le neutre est un TROP-PLEIN: dans un régime polyphasé, lorsque les charges sont égales, sauf cas particuliers plus complexes à étudier, tout le courant circule entre les phases, pas par le neutre. Je sais que ça peut être un peu difficile à comprendre au début! En admettant qu'il y ait trois maisons nommées M1, M2 et M3 câblées respectivement entre les phases L1, L2 et L3 et le neutre (distribution monophasée) avec une lampe qui appelle 1A, la même, de chaque côté, il se passe ceci:

Maison 1, il y a 1A qui rentre par la phase 1 et 1A qui sort par le neutre. Maison 2, 1A qui rentre par la phase 2, et 1A qui sort par le neutre. Idem pour la maison 3. Les rois phases ainsi que le neutre arrivent au transformateur HTA/BT dans la rue, dont le secondaire est couplé en étoile. C'est là que la magie s'opère: il ne va circuler AUCUN courant dans le neutre du transformateur! Imaginons qu'il y ait un bornier à l'entrée du poste de transformation, que côté transfo il y ait L1/L2/L3/N et pareil côté rue. Côté rue, donc, on aura un fil par phase (chaque maison) et trois fils dans la borne de neutre, chaque fil allant à chaque maison.

Eh bien les courants vont circuler dans les fils phases et neutre côté maison: la maison 1 a 1A sur sa phase et le neutre, la maison 2 1A sur sa phase et le neutre, etc. Au niveau de chaque maison, c'est fortement déséquilibré: seule une phase appelle du courant. Mais au niveau du transfo, c'est parfaitement équilibré: il y a la même charge sur chaque phase => aucun courant de neutre. Ce qui fait qu'en instantané, le courant va revenir du neutre de la maison 1 et aller dans celui de la maison 2, puis jusqu'à la maison 3, etc: les échanges d'énergie vont passer par la borne de neutre installée dans le transfo, mais n'iront pas de son côté: ils vont naturellement s'équilibrer d'une maison à l'autre.

Si maintenant les charges ne sont PAS égales, la somme vectorielle des courants n'est plus nulle. En d'autres termes, si la maison 1 allume DEUX lampes, il y aura davantage de courant qui va revenir par "son" neutre (2A), alors que seulement 1A repartira vers les autres phases pour équilibrage: on aura 1A qui va remonter dans le point neutre du transfo.

Ce qui circule dans le neutre et ce qui n'a pu circuler nulle par ailleurs: naturellement, les courants ont tendance à ne passer que d'une phase à l'autre, mais si on déséquilibre, le trop plein revient par le neutre! Mathématiquement, le courant de neutre est la somme vectorielle des courants de phases: si on trace le diagramme de Fresnel du système, on a trois flèches qui forment un "Y". Lorsque les courants de phases sont égaux, les branches du "Y" ont même longueur et sont séparés par les mêmes angles (120°): si on met les trois flèches bout à bout, on revient au point de départ (essayez!). Conséquence: le courant de neutre, qui est égal à cette somme, est nul.

Si maintenant il y a un déséquilibre, une ou plusieurs branches du Y est soit plus grande, soit décalée d'un angle différent de 120°: si on met les flèches bout à bout, on ne revient PAS au point de départ, mais on se trouve un peu à côté. Si maintenant on trace une flèche de l'origine (centre du Y) à l'endroit où on est arrivé en mettant les courants de phases bout à bout, on obtient l'expression vectorielle du courant de neutre: la longueur de cette flèche est la valeur efficace du courant de neutre, et l'angle qu'elle forme avec l'axe polaire (référence) choisie est la phase du courant de neutre!

[Zenertransil]

A l'avant dernier paragraphe, il faut lire "ce qui circule dans le neutre EST", j'ai changé de phrase en cours de route et je ne me suis pas relu! Désolé pour la coquille
(Idem pour "Trois" au deuxième paragraphe et "référence choisie" dans le dernier qui devrait être entièrement entre parenthèses! Bonne soirée)

[Aryo]

Zenertransil merci beaucoup pour cette explication qui me permets de voir de façon beaucoup plus vaste.

Des concepts auxquels je croyais dur comme fer sont en balayés d'un revers d'explication! Pour moi un courant qui passait d'une phase à une autre créait un cours circuit. Ce qui n'est en fait pas tout à fait juste.

En réalité dans un lotissement on peut se douter que le réseau ne sera jamais équilibré, d'où la présence de ce neutre. Et au final, j'imagine que ce "trop-plein" va se retrouver à la terre...

ça se dissipe en tout cas! (dans mon esprit hein, pas le courant)

[DAUDET78]

. Et au final, j'imagine que ce "trop-plein" va se retrouver à la terre...

Tu imagines mal (du moins dans le système de neutre en France).

Le courant (léger) qui circule dans le neutre retourne au transformateur moyenne-tension ERDF. Au niveau de ce transfo, le neutre est relié à la terre. Et, en théorie, il ne circule aucun courant dans la terre (sinon les courants de fuite des isolants des fils et des défauts d'isolation des particuliers (condensateur anti-parasite de ton PC par exemple situé entre phase et terre)

[Zenertransil]

De rien, merci à toi pour tes remerciements!



Pas à la terre: il remonte dans le transfo! Pour la suite, on va considérer que toutes les charges sont linéaires (sinon l'étude est d'un autre niveau et il faut apprendre à marcher avant de vouloir courir).

De la production à la distribution, il y a plusieurs étages: la centrale qui produit en HTA (entre 5 et 10kV pour donner un ordre de grandeur), une ligne, un poste source qui sort en 400kV pour les grandes lignes, des lignes 400kV, des postes sources 400kV/20kV, des lignes 20kV, des transformateurs 20kV/400V dans les rues pour les particuliers, des lignes 400V et enfin les lieux de consommation. Au fait, pour un réseau triphasé, on donne toujours la tension ENTRE PHASES: ainsi, 3x400V signifie trois phases avec 400V entre phases mais pas de neutre, 3x400V+N signifie trois phases avec 400V entre phases et neutre distribué, on a alors 230V entre phase et neutre: le 3x400V+N est notre régime de distribution usuel. La tension entre phase et neutre est dite tension simple (V) et celle entre phases tension composée (U): la tension composée est racine de 3 (1,732 environ) fois plus élevée.

A chaque transformateur, il y a un circuit primaire, et un circuit secondaire. En triphasé, on a trois enroulements au primaire et trois enroulements au secondaire: on peut très bien utiliser trois transfos mono mais c'est plus cher et plus encombrant (on ne le fait que pour les très, très fortes puissances). Si on prend les trois enroulements, qu'on leur relie un point ensemble, ça fait un "Y": c'est le couplage étoile, on ramène une phase sur chaque extrémité du Y et le neutre, c'est le milieu du Y. Si on relie les trois enroulements entre eux en triangle sans faire de point commun, c'est un couplage triangle (si, si!) et on a pas de neutre. Entre le primaire et le secondaire, il ne peut pas se créer de puissance, donc tout ce qui est consommé au secondaire est absorbé au primaire, et tout ce qui part du primaire (si le transfo est parfait) va au secondaire!

Comme la puissance repose sur les courants, aucun courant ne peut disparaître dans la nature. Et pire encore: un courant ne peut pas partir s'il n'a pas un moyen de revenir! Pour reprendre le cas précédent, si les maisons consomment la même chose sur les 3 phases, au niveau du bornier on a bien des courants qui circulent dans les neutres qui viennent des habitations, mais aucun courant ne remonte par le point "Y" du transfo. Trois courant de phase au secondaire induisent trois courants de phase au primaire (en fait, l'inverse), c'est équilibré, c'est tout. Maintenant, quand une maison consomme davantage: imaginons qu'on déconnecte le neutre du transfo. Trois courants de phase au secondaire, dont la somme n'est pas nulle, découleraient des courants primaires dont la somme est forcément nulle: gros problème, ça ne peut pas marcher!

Comme les courants primaires ont forcément une somme nulle (on transporte l'énergie sur 3 câbles, pas de neutre!), si on crée un déséquilibre au secondaire, ça va avoir pour conséquence de déséquilibrer les tensions (composante homopolaire de Fortescue) et c'est très, très mauvais! Il faut absolument imposer une somme nulle au secondaire. Pour ce faire, on raccorde le neutre! Ben oui, même en cas de charge complètement déséquilibrée, en vectoriel, I1+I2+I3+IN = 0, TOUJOURS! C'est pour ça que je dis que le neutre est un trop plein: en fonctionnement idéal, il se comporte comme s'il n'était pas là, mais en cas de problème il écoule le courant de déséquilibre et empêche le déséquilibre de se propager sur la ligne!

[DAUDET78]

Pour ceux qui aiment bien l'optique, ils peuvent voir le courant dans le neutre (cas équilibré) comme une frange sombre d'interférence.

Sauf qu'on est dans un forum d'électronique et que tes comparaisons optiques ombrageuses ne vont faire que compliquer le schmilibilik !

[mgduc]

Tout dépend si le transfo est monter en étoile ou en triangle... Hé oui ça peut devenir complexe comme question

[DAUDET78]

Tout dépend si le transfo est monter en étoile ou en triangle...

En France, le transfo de distribution ERDF est toujours avec un secondaire étoile ... car on a besoin du neutre pour faire le monophasé .

[Dr_H2O2]

Au fait, pour un réseau triphasé, on donne toujours la tension ENTRE PHASES: ainsi, 3x400V signifie trois phases avec 400V entre phases mais pas de neutre, 3x400V+N signifie trois phases avec 400V entre phases et neutre distribué, on a alors 230V entre phase et neutre: le 3x400V+N est notre régime de distribution usuel. La tension entre phase et neutre est dite tension simple (V) et celle entre phases tension composée (U): la tension composée est racine de 3 (1,732 environ) fois plus élevée.

Salut.

Tu dis que la tension crête du triphasé est de 400V alors que celle du monophasé est d'environ 325V. Pourtant le monophasé est composé d'une des trois phases donc comment ça se fait que la tension crête soit différente ?

[DAUDET78]

Tu dis que la tension crête du triphasé est de 400V alors que celle du monophasé est d'environ 325V.

Tu mélanges tout .... 400V c'est du efficace entre phase .... 325, c'est du crête phase/neutre

PS : Regarde les règles de trigo utilisées dans un triangle équilatéral .

[gienas]

Bonjour à tous

... Tu dis que la tension crête du triphasé est de 400V alors que celle du monophasé est d'environ 325V. Pourtant le monophasé est composé d'une des trois phases donc comment ça se fait que la tension crête soit différente ?

Non non. Rien de tel n'a été dit.

Par principe, quand on parle de tension, en alternatif, on parle de tension efficace.

C'est donc de 230V en mono.

En triphasé, on précise si l'on parle de phase/neutre ou de phase/phase.

Le phase/phase ou entre phases, c'est bien de 400V efficaces, ce qui était le 380V du temps du 220V encore dans beaucoup de "mémoires".

Autre petite précision. En triangle, on ne parle plus de neutre, puisqu'il n'est pas connecté. On doit donc le considérer hors sujet ici.

Pour Aryo, s'il persiste encore un doute, il faut considérer le neutre comme un nœud, auquel on applique la loi des nœuds, en courant instantané, résultant de trois sources distinctes, délivrant des courants déphasés, mais d'amplitudes égales.


Édit: grillé, mais ici, c'est sans danger.

[DAUDET78]

Édit: grillé, mais ici, c'est sans danger.

Bof, on a commencé en même temps .... et je suis plus concis dans mes réponses .

En effet, j'ai donné un lien (parmi tant d'autres possibles) sur le triphasé dans ma première réponse http://fr.wikipedia.org/wiki/Courant_triphas%C3%A9
L'étude de ce lien répond à toutes les questions qui ont été posées par la suite .

PS : Pour ceusses qui ne savent pas lire ..... rien qu'en regardant les images et dessins , on apprend beaucoup !

[Zenertransil]

Tout dépend si le transfo est monter en étoile ou en triangle... Hé oui ça peut devenir complexe comme question

NON! Plutôt une question de "le neutre est-il raccordé à la charge?" Le couplage triangle impose une composante homopolaire de courant nulle, donc un courant de ""neutre"" nul, ce qu'on comprend facilement puisque le neutre est inaccessible. Mais attention: couplage étoile ne veut pas dire neutre sorti... On couple en étoile, on obtient un point étoile, qui correspond mathématiquement au neutre de l'installation. Mais on est pas obligé de le raccorder!

Si on le raccorde, quelle que soit la charge, on force la composante homopolaire de TENSION à zéro, c'est à dire qu'on garantit l'équilibre des tensions. Pourquoi? Parce que le déséquilibre sera évacué vers le neutre et ne remontera pas sur la ligne, et ne perturbera pas les tensions des phases. Si on ne le raccorde pas, on force la composante homopolaire de COURANT à zéro, c'est à dire qu'on oblige les trois phases à donner des courants dont la somme vectorielle est nulle. Logique: le trop plein n'est pas câblé, où irait le courant de déséquilibre? Le problème, c'est que si le déséquilibre existe, ce sont les tensions qui vont trinquer: le point neutre va bouger, il ne sera plus à équi-distance de chaque phase. Conséquence: on peut mesurer 100V entre L1 et le neutre, 350V entre L2 et le neutre, etc. Pas bon!!!

Mais ce n'est pas une question de couplage! Le couplage triangle a l'inconvénient de ne pas laisser le choix, puisqu'on ne peut pas sortir le neutre, et on comprend bien pourquoi. Mais le couplage étoile, lui, laisse toute liberté! Du coup on peut se poser la question suivante: pourquoi ne pas raccorder SYSTÉMATIQUEMENT le neutre, même sur charge équilibrée par principe de précaution? En effet, neutre raccordé ou pas, si la charge est équilibrée, ça ne change rien.



Exemple, avec un complément sur les tensions simples/composées, un moteur. Dans un moteur asynchrone triphasé, on a une plaque à bornes: selon la position des barrettes de couplage, on peut raccorder le moteur en étoile ou en triangle. Très souvent, on les câble en étoile. En fait, au niveau du fonctionnement, ça ne change rien, mais ça permet de rendre le moteur bi-tension! La tension supporté par un enroulement du moteur est la PLUS PETITE des deux, si on lit "230/400" ça veut dire qu'un enroulement tient 230V, pas plus. Et donc? Faut revenir à nos histoires de couplage: en triangle, les enroulements vont être directement entre deux phases -> c'est la tension entre phases qui va être appliquée. En étoile, les enroulements se trouve entre phases et "neutre" (branché ou pas): c'est la tension simple qui sera appliquée sur les enroulements. Nous, on a une tension simple de 230V et une tension composée de 400V (réseau 230/400V) on doit impérativement coupler le moteur en étoile. Si on avait eu du 230V entre phases, c'est à dire du 132V entre phase et neutre, on aurait couplé le moteur en triangle

Dans un réseau 230/400 comme le nôtre, comme l'ont dit mes renommés collègues, 230V est la tension simple, entre phase et neutre, et 400V la tension composée, entre deux phases. La tension simple s'appelle V et la tension composée U (attention!). On a les égalités suivantes:

POUR UN RÉSEAU TRIPHASÉ ÉQUILIBRÉ: U = V.√3 ou V = U/√3.
POUR TOUTE TENSION SINUSOÏDALE de valeur efficace Aeff, l'amplitude (donc la tension maximale) vaut Amax = Aeff.√2

Dans notre cas, on a Veff=230V, donc Ueff=230.√3 = 400V. On a aussi Vmax = Veff.√2 = 230.√2 = 325V environ. On a enfin Umax = Ueff.√2 = 400√2 = 560V environ. Ca va comme ça?

[Dr_H2O2]

@Gienas et @DAUDET78

Ce que je ne comprends pas, c'est qu'est ce que la tension phase/phase. C'est celle d'une phase par rapport à son autre phase décalé de 120° ?

[DAUDET78]

C'est celle d'une phase par rapport à son autre phase décalé de 120° ?

Oui .... une fois de plus : regarde mon lien en réponse #2

[Zenertransil]

Pour illustrer mes (nos) dires, voici un dessin bien moche fait maison à l'instant



Le point central, c'est le conducteur de neutre. Les points du triangle sont les conducteurs de phases! On peut donc se brancher entre le point milieu et une extrémité (tension simple, V) le long d'une flèche noire, ou entre deux extrémités (tension composée, U), en suivant une flèche rouge. Si on prend une règle, on mesure U=1,732*V, ça marche! Tout ça, c'est géométrique...

Bon, si on remplace les V et les U par des I et des J, on a la même chose en courant, et si on met bout à bout les trois flèches noires (ou les rouges, c'est déjà fait), on voit qu'on revient au point de départ => le courant de neutre est nul. Si maintenant on refait les dessin en rallongeant, en raccourcissant ou en décalant une des flèches noires, et qu'on les met bout à bout, on verra qu'on ne retourne pas au point de départ qui est le point neutre! Et si on trace une quatrième flèche du point de départ jusqu'à l'endroit où on est arrivé, on obtient le courant de neutre!

[Dr_H2O2]

Okay, merci à tous, ça commence à gentillement rentrer

[Aryo]

Bonjour à tous,

Juste pour vous remercier encore une fois pour vos réponses que je n'ai pas encore eu le temps de lire.

Je regarderais ça de façon posée ce soir.

@+ tard : )