CH07 - Ex - Conception D'une Installation Électrique [PDF]

Zitiervorschau

Chapitre VII : Conception d’une installation électrique

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Université TAHRI Mohammed Béchar*Faculté de Technologies*Département de Génie Électrique ‫جامعة طاهري محمد بشار * كلية‬ ‫التكنولوجيا * قسم الهندسة الكهربائية‬

Exercices ** Conception d’une installation électrique ** Exercice n≗01 Une installation alimentée en triphasé 230/400V 50Hz comprend :  Un moteur de puissance utile 8kW, de rendement 85% et de facteur de puissance 0,86.  Un ensemble de 120 lampes 240V -150W. Q01- Comment sont couplées les lampes ? Q02- Calculer le courant en ligne et le facteur de puissance de l'ensemble. 

Ex01-TD Béchar Le 2020

Solution S01- Couplage des lampes Couplées en étoile 120/3= 40 lampes par phase. Chaque lampe doit avoir entre ses bornes la valeur efficace de la tension simple du réseau : une Lampe est donc placée entre l'une des phases et le neutre. S02- Calcul courant en ligne 18 𝑃 = = 18 𝑘𝑊 𝑛1 𝑃𝑖1 = 120 × 0.15 = 18 𝑘𝑊 1 { ⟹{ ⟹ 𝑃𝑛𝑇 = 27.4118 𝑘𝑊 8 𝑃𝑖2 = 8 𝑘𝑊 𝑃𝑛2 = = 9.4118 𝑘𝑊 0.85 𝑄𝑛1 = 0 𝑘𝑉𝐴𝑅 { ⟹ 𝑄𝑛𝑇 = 5.5846 𝑘𝑉𝐴𝑅 𝑄𝑛2 = 8 × 𝑡𝑎𝑛 30.68 = 5.5846 𝑆𝑛 = √27.422 + 5.582 = 27.982𝑘𝑉𝐴 𝑆𝑛 27982 𝐼=| |= = 40.38 𝐴 √3. 𝑈 √3. 400 Facteur de puissance de l'ensemble 𝑃 27.42 𝐹𝑝 = = = 0.979 𝑆 27.982 Exercice n≗02 Une ligne triphasée fournit à un courant alternatif de fréquence𝑓 = 50 𝐻𝑧, sous une tension 𝑈 = 400 𝑉. Le facteur de puissance de l'usine est 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0,8 (charge inductive). Pour le réseau BT ci-dessous :

Q01- Déterminer la section de la ligne. 

Guide technique Sonelgaz

Solution S01- La section du câble BT  La puissance l’usine est de : 𝑃 = 300 𝑘𝑊  La puissance simultanée appelée par le départ : 𝑃𝑎 = 𝑃 × 𝑁𝑏𝑟 × 𝐾𝑢 = 6 × 50 × 0.4 = 120 𝑘𝑊 Technique du moment électrique (ancienne) 𝑙 0.3 𝑀 = 𝑃 × = 120 × = 18 𝑘𝑊. 𝑘𝑚 2 2 Le moment 𝑀1 d'un câble en almélec si on admet ∆𝑢 = 3,5% 𝑀 18 𝑀1 = = = 5.14 𝑘𝑊. km ∆𝑢 3,5  Sur le tableau 2, nous lisons que le câble dont le moment Supérieur à 𝑀1 = 5,15 𝑘𝑊. 𝑘𝑚 est le câble de section150 𝑚𝑚2 . https://sites.google.com/site/lmdelectrotechnique/

abdesselam.abderrahmani

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 2/22 Technique de l’intensité normale (ancienne) L’intensité de charge 𝑃𝑎 300 × 103 𝐼= = = 506.4 𝐴 √3 × 𝑈 × cos 𝜑 √3 × 380 × 0.9 L’intensité dans le départ : 𝑃 120 × 103 𝐼𝑏 = = = 202.6 𝐴 √3 × 𝑈 × cos 𝜑 √3 × 380 × 0.9  Sur le tableau 4, pour 𝐼 = 203 𝐴 le câble de section 150 𝑚𝑚2 Technique de correction Le courant nominal du fusible doit vérifier la condition𝐼𝑛 ≥ 𝐼𝑏 . On choisit le courant 𝐼𝑛 = 203 𝐴 .  D’après le tableau 5, Pour câble utilisé multiconducteurs enterrés sans protection mécanique la lettre de sélection est « D62 ».  D’après le tableau 6, pour influence du mode de pose 𝐾1 = 1.  D’après le tableau 7, pour un seul circuit l’influence mutuelle des circuits𝐾2 = 1.  D’après le tableau 8, pour un câble enterre a 25 °𝐶, avec un isolant PVC, 𝐾3 = 0.95.  D’après le tableau 9, pour un Terrain sec 𝐾4 = 1.  D’après le tableau 10, pour Ih3 non défini en a 𝐾𝑛 = 0.84. 𝐾 = 𝐾1 × … × 𝐾4 × K n = 0.95 × 0.84 = 0.7980  D’après le tableau 11, (protection par disjoncte) : 𝐼𝑍 = 𝐼𝑛 𝐼𝑍 = 𝐼𝑛 = 203 𝐴 Le courant équivaut que la canalisation doit pouvoir véhiculer dans les conditions standards d'installation est : 𝐼𝑍 𝐼𝑍′ = = 203/0.798 = 254 𝐴 𝐾  Détermination de la section minimale d’une canalisation enterrée (Tableau 13) La sélection dans le tableau conducteur en Al et isolant PVC en Al, 𝐼𝑍′ = 254 𝐴 donne une section minimale : 𝑆 = 150 𝑚𝑚2  Vérification de la chute de tension ∆𝑈 = √3 × 𝐼𝑏 × (𝑅 × cos 𝜃 + 𝑋 × sin 𝜃) 𝑙 0.3 𝑅 = 𝜌 × = 36 × = 0.072 𝛺, 𝑋 = 𝜆 × 𝑙 = 0.09 × 10−3 × 300 = 0.027𝛺 𝑆 150 ∆𝑈 = √3 × 202.6 × (0.072 × 0.9 + 0.027 × 0.435) = 26.86 𝑉 𝛥𝑈 26.86 = = 0.0706 = 7.06% 𝑈 380 La chute de tension 7.06>6% on passe à la section supérieur 𝑆 = 185 𝑚𝑚2  Vérification de la chute de tension ∆𝑈 = √3 × 𝐼𝑏 × (𝑅 × cos 𝜃 + 𝑋 × sin 𝜃) 𝑙 0.3 𝑅 = 𝜌 × = 36 × = 0.058 𝛺, 𝑋 = 𝜆 × 𝑙 = 0.09 × 10−3 × 300 = 0.027𝛺 𝑆 185 ∆𝑈 = √3 × 202.6 × (0.072 × 0.9 + 0.027 × 0.435) = 22.44 𝑉 𝛥𝑈 26.86 = = 0.059 = 5.9% 𝑈 380

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 3/22 Exercice n≗03 Une installation électrique est constituée d’une charge triphasés raccordé sur un jeu de barres (réseau : 400V ~ 50 Hz) par un câble cuivre mono-conducteur dans des conduites installées sur un caniveau fermé à 40 °C, sa longueur est de 30 m. Les conduites sont disposées horizontalement. (Isolant PR, protégée par disjoncteur, les harmoniques à 16%) ; Puissances nominales Facteurs de puissance Rendement 30 kW 0,8 0,95 Q01- Déterminer la section de la canalisation si on admet une chute de tension autorisée est de 𝟓 %.(conducteur phase, neutre et protection). N.B : Le schéma de liaison de terre est TN-S. 𝜆 = 0.15 × 10−3 𝛺/𝑚, 𝜌 = 22.5 𝛺 𝑚𝑚²/𝑘𝑚 

Ex03-Examen final Béchar Le 03/02/2020

Solution S01 Le courant maximal d’emploi « IB » La puissance l’usine 𝑃 = 30 𝑘𝑊 1 1 Rendement : 𝜂 = 0.95 𝑎= = = 1.3158 Facteur de puissance :𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.8 𝜂 × 𝑐𝑜𝑠 𝜑 0.95 × 0.8 Facteur d'utilisation 𝑏 = 1 Facteur de simultanéité appareille 𝑐 = 1 Aucune extension n'est prévue 𝑑=1 3 𝑃 30 × 10 𝐼𝐵−𝑅 = ×𝑎×𝑏×𝑐×𝑑 = × 1.3158 × 1 × 1 × 1 = 56.98 𝐴 √3𝑈 √3 × 400  Choix du dispositif de protection Le courant nominal doit vérifier la condition 𝐼𝑛 ≥ 𝐼𝑏 . On choisit le courant 𝐼𝑛 = 60 𝐴 . La protection est assurée par disjoncteur calibré à 60 𝐴 Le courant admissible par la canalisation 𝐼𝑎 Le circuit est protégé par disjoncteur donc Ia = In = 56.98 A  Le courant maximal admissible par la canalisation 𝐼0 L’influence de mode de pose : D’après le tableau B-2, Pour câble utilisé mono-conducteurs dans un caniveau fermé « B ». 𝐾1 = 0.95 L’influence mutuelle des circuits D’après le tableau B-5, pour la disposition horizontale 𝐾21 = 1. D’après le tableau B-6, pour la disposition verticale 𝐾22 = 1. K2 = 1 L’influence de température : D’après le tableau B-7, pour un câble non enterre à 40 °𝐶, avec un isolant PR 𝐾3 = 0.91. L’influence de la nature de sol : le câble non entrée 𝐾4 = 1. L’influence des harmoniques : D’après le tableau B-9, pour Ih3=16% 𝐾𝑛 = 0.84. Donc : K = K1 × … × K 4 × K n = 0.95 × 0.91 × 0.84 = 0.72618 Le courant équivaut que la canalisation doit pouvoir véhiculer dans les conditions standards d'installation est : Ia 56.98 I0 = = = 78.46 𝐴 K 0.72618  Détermination de la section d’un câble non enterrée D’après le tableau B-10 une section minimale S = 16 mm2 qui a un courant admissible 85 A. ρ = 22.5 × 10−3 Ω × mm2 × m−1  Vérification de la chute de tension https://sites.google.com/site/lmdelectrotechnique/

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 4/22 l 30 𝑅 = ρ × = 22.5 × 10−3 × = 0.042 Ω, X = λ × l = 0.15 × 10−3 × 30 = 0.0045Ω S 16 ∆V = I × (R × cos θ + X × sin θ) = 56.98 × (0.042 × 0.8 + 0.0045 × 0.6) ΔV 0.0363 ∆V = 0.0363 V ⇒ = = 0.0089 = 0.89 % V 230 Conducteur neutre S∅ = 16 mm2 ⟹ 𝑆𝑁 = 16 𝑚𝑚2 Conducteur PE Schéma de liaison de terre TN-S et 𝑆𝑝ℎ ≤ 16 𝑚𝑚2 Le câble unipolaire alors PE est séparé donc deux cas se présentent 2,5 𝑚𝑚² 𝐴𝑣𝑒𝑐 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑚é𝑐𝑎𝑛𝑖𝑞𝑢𝑒 𝑆𝑃𝐸 = { 4 𝑚𝑚² 𝑆𝑎𝑛𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑚é𝑐𝑎𝑛𝑖𝑞𝑢𝑒 Exercice n≗04 Vous devez placer un éclairage de jardin de 10 spots de 150 𝑊 répartis sur un câble de 150 𝑚 en 220 𝑉. La baisse de tension maximale acceptable est de 3 % (ce qui donne un ∆U de 6.6V) Q01- Calcul avec deux techniques différentes la section idéale. Solution Exercice n≗05 Le réseau triphasé 230 V / 400 V ; 50 Hz alimente un atelier dont l'installation comprend :  9 lampes dont les caractéristiques sont : 100 W - 230 V ;  1 moteur asynchrone triphasé 𝑀1 de caractéristiques :  Puissance utile : Pu = 7,5 kW ;  Rendement : 𝜂 = 0,80 ;  Facteur de puissance : 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0,68  1 moteur asynchrone triphasé 𝑀2 de caractéristiques :  Puissance électrique active absorbée PM, = 3.0 kW  Facteur de puissance : 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0,75.  Tous ces appareils sont répartis sur les différentes phases de manière à ce que le système soit équilibré Q01- Indiquer, en justifiant, comment coupler une lampe sur ce réseau. Q02- Calculer la puissance active et réactive de chaque équipement, et déduire la puissance totale. Q03- Calculer la valeur efficace de l'intensité du courant en ligne. Q04- Calculer le facteur de puissance de l'installation. Q05- À partir du courant d'emploi total, calculer la puissance d'utilisation en kVA que la source (transformateur) devra fournir. 

Ex02-TD Béchar Le 2018

Solution S01- Couplage des lampes Couplées en étoile 3 lampes par phase. Chaque lampe doit avoir entre ses bornes la valeur efficace de la tension simple du réseau : une Lampe est donc placée entre l'une des phases et le neutre. S02- Bilan des puissances 𝑃𝑖 [𝑘𝑊]

ƞ

𝑃𝑛 [𝑘𝑊]

𝑐𝑜𝑠 𝜑

9 × 0.1 = 0.9

1

0.9

1

M1

7.5

0.8

9.375

0.68

M2

/

/

3

T

/

/

13.275

L

𝑄𝑛 [𝑘𝑉𝐴𝑅]

𝑆𝑛 [𝑘𝑉𝐴]

𝑘𝑢

𝑆𝑢 [𝑘𝑉𝐴]

0.9

1

0.9

10.1086

13.7868

0.75

10.34

0.75

2.6458

4

0.75

3

0.7211

12.7544

18.4092

/

/

0

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𝑘𝑠

𝑆𝑢 [𝑘𝑉𝐴]

0.9

12.816

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 5/22 S03- Courant de ligne 𝑆𝑛 18409.2 𝐼𝑛 = | |=| | = 26.5714 𝐴 √3. 𝑈 √3. 400 S04- Le facteur de puissance de l'installation cos 𝜑 = 0.7211 S05- Courant d'emploi total 𝑆𝑢 12816 𝐼𝑏 = | |=| | = 18.4984 𝐴 √3. 𝑈 √3. 400 Exercice n≗06 Soit à alimenter séparément 3 moteurs de 50 chevaux (cos  = 0,8 et  = 0,85) sous 400 V triphasé. Les trois liaisons sont posées côte à côte sur une échelle de câblage bien aérée. La température ambiante est de 35 °C. Déterminer : Q01- Intensité à transporter ; Q02- Le facteur de correction K ; Q03- La section de conducteur de phase. Ex03-TD Béchar Le 2018



Solution

S01- Intensité à transporter 1𝐶𝑉 = 735,499 𝑊 ⟹ 50 × 735,499 = 36.7749 𝑘𝑊 𝑃𝑖 [𝑘𝑊]

ƞ

𝑃𝑛 [𝑘𝑊]

𝑐𝑜𝑠 𝜑

𝑆𝑛 [𝑘𝑉𝐴]

𝑘𝑢

𝑆𝑢 [𝑘𝑉𝐴]

M1

36.7749

0,85

43.2646

0,8

54.0808

0.75

40.5606

M2

36.7749

0,85

43.2646

0,8

54.0808

0.75

40.5606

M3

36.7749

0,85

43.2646

0,8

54.0808

0.75

40.5606

𝑘𝑠

𝑆𝑢 [𝑘𝑉𝐴]

0.9

109.5136

Canalisation 1 𝐼𝐵 =

𝑃

× 𝑘𝑎 . 𝑘𝑢 =

𝑆𝑢

=

40.5606 × 103

= 58.5442 𝐴 √3 × 𝑈 √3 × 𝑈 √3 × 400  Choix de protection On choisit un disjoncteur de courant nominal qui vérifier la condition 𝐼𝑛 ≥ 𝐼𝐵 ; On prend 𝐼𝑛 = 60 𝐴  Le courant admissible Le circuit est protégé par disjoncteur donc 𝐼𝑎 = 𝐼𝑛 = 60𝐴 S02- Détermination du facteur de correction K L’influence de mode de pose * sur une échelle de câblage bien aérée « E » 1 Influence mutuelle des circuits Disposition horizontale (3 circuits) 0,82 Couches de câble 1 Influence de la température (PVC 35°) 0.94 Influence de la nature du sol (câble non enterrée) / Conducteur Neutre chargé (il s’agit des moteurs) 1 le facteur de correction globale 0.7708 https://sites.google.com/site/lmdelectrotechnique/

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 6/22 S03- La section de conducteur Le courant maximal admissible 𝐼𝑎 60 𝐼0 = = = 77.84 𝐴 𝐾 0.7708 La sélection dans le tableau conducteur en cuivre et isolant PVC, 80 𝐴 donne une section minimale : 𝑆 = 16 𝑚𝑚2 De même pour les canalisations 2 et 3 ; Canalisation 4 𝑆𝑢 109.5136 × 103 𝐼𝐵 = = = 158.0693 𝐴 √3 × 𝑈 √3 × 400 Exercice n≗07 Une installation alimentée en triphasé 230/400V 50Hz comprend une charge 57350 watts alimentée par un câble en cuivre de 15 mètres de longueur, unipolaire, isolé en PVC, installé sur un tuyau en surface. Q01- Déterminer la section d’un câble (La chute de tension maximale 5%). 

Ex02-TD Béchar Le 2019

Solution La puissance de l’installation

𝑃 = 57.350 𝑘𝑊 𝑃 57350 𝐾𝑎 = 1 ⟹ 𝐼𝐵−𝑅 = = = 82.7776 𝐴 √3𝑈 √3 × 400  Choix du dispositif de protection En suppose que l’installation est protégé par un disjoncteur donc On choisit le courant 𝐼𝑛 = 100 𝐴 La protection est assurée par disjoncteur réglé à 100 𝐴  Le courant admissible par la canalisation 𝐼𝑎 : 𝐼𝑎 = 𝐼𝑛 = 100 𝐴  Le courant maximal admissible par la canalisation 𝐼0  L’influence de mode de pose : D’après le tableau d’influence de mode de pose la méthode de référence utilisée est « B». 𝐾1 = 0.865 Suite au manque d'informations sur le câble et la nature de la charge nous allons dimensionner les conducteurs avec le courant nominal. 𝐼𝑎 100 𝐼0 = = = 115.6069 𝐴 𝐾 0.865  Détermination de la section d’un câble non enterrée D’après le tableau une section minimale 𝑆 = 35 𝑚𝑚2 qui a un courant admissible 110 A. avec une tolérance de +5%  Chute de tension 𝜌 = 22.5 × 10−3 Ω × 𝑚𝑚2 × 𝑚−1 𝑙 15 𝑅 = 𝜌 × = 22.5 × 10−3 × = 0.0562 𝛺, 𝑋 = 𝜆 × 𝑙 = 0.08 × 10−3 × 15 = 0.0012𝛺 𝑆 6 ∆𝑉 = 𝐼 × (𝑅 × 𝑐𝑜𝑠 𝜃 + 𝑋 × 𝑠𝑖𝑛 𝜃 ) = 24.32 × (0.0562 × 0.85 + 0.0012 × 0.63) 𝛥𝑉 1.18 ∆𝑉 = 1.18 𝑉 ⇒ = = 0.005131 = 0.51% 𝑉 230

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 7/22 Exercice n≗08 Un câble cuivre tétra polaire avec isolation PVC, longueur 30 m, chute de tension 1%, alimente une installation qui consomme 34kW à 380/220 V, 50Hz avec un facteur de puissance inductif de 0,8. Calculer: Q01- Intensité consommée par l'installation, compte tenu d'une consommation équilibrée ; Q02- Section nécessaire du conducteur si le câble est encastrée dans la paroi sous le tube, compte tenu de la température maximale de fonctionnement de 50 ° C.

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

Ex03-TD Béchar Le 2019

Solution S01- Intensité consommée 𝑃 34 × 103 𝐼𝑛 51.658 𝑃1 = 34 𝑘𝑊: 𝐼𝑛 = = = 51.658 𝐴; 𝐼𝐵 = = = 64.572 𝐴 𝑐𝑜𝑠  ×  0.8 × 1 √3 × 𝑈 √3 × 380 S02- Section nécessaire du conducteur Le courant nominal doit vérifier la condition 𝐼𝑛 ≥ 𝐼𝐵 Si le disjoncteur est réglable 𝐼𝑟 = 80 𝐴 Le courant admissible par la canalisation 𝐼𝑎 Le circuit est protégé par disjoncteur donc 𝐼𝑎 = 𝐼𝑟 = 80 𝐴  Détermination du facteur de correction K L’influence de mode de pose * encastrée dans la paroi sous le tube « B » 0.95 Influence mutuelle des circuits Disposition horizontale 1 Couches de câble 1 Influence de la température (PVC 50°) 0.71 Influence de la nature du sol (câble non enterrée) / Conducteur Neutre chargé (il s’agit des moteurs) 0.84 le facteur de correction globale 0.57  La section de conducteur. 𝐼𝑎 80 𝐼0 = = = 140.35𝐴 𝐾 0.57 La sélection dans le tableau conducteur en cuivre et isolant PVC, 𝐼𝑍 = 171 𝐴 donne une section minimale : 𝑆 = 70 𝑚𝑚2 Exercice n≗09 Soit l’installation ci-dessous, le but est de déterminer la section des divers conducteurs.

Données :  C1 : 5 câbles mono-conducteurs cuivre, isolant PR longueur 20 m posé contre le mur sur chemin de câble perforé température ambiante 40°C.  C2 : Câble multiconducteurs cuivre, isolant PR longueur 100 m enterré sous fourreau dans un sol normal température de sol 25°C.  C3 : Câble multiconducteurs cuivre, isolant PVC longueur 200 m posé sur caniveau température ambiante 40°C. 

Ex06-TD Béchar Le 2021

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Solution S01- Bilan de puissance

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𝑃𝑖 [𝑘𝑊]

ƞ

𝑃𝑛 [𝑘𝑊]

𝑐𝑜𝑠 𝜑

𝑆𝑛 [𝑘𝑉𝐴]

𝑘𝑢

𝑆𝑢 [𝑘𝑉𝐴]

M1

/

/

7.5

0.8

9.375

0.75

7.0312

EC+P

/

/

6 13.5

0.9 0.84

6.6667 16.0417

1

6.6667

𝑘𝑠

𝑆𝑢 [𝑘𝑉𝐴]

0.9

12.3281

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S02- Canalisation 2 𝐼𝐵 =

𝑆𝑢

=

7.0312 × 103

= 10.1487 𝐴 √3𝑈 √3 × 400  La protection est assurée par fusible Le courant nominal doit vérifier la condition 𝐼𝑛 ≥ 𝐼𝑏 . On choisit le courant 𝐼𝑛 = 16 𝐴 . 10 𝐴 < 𝐼𝑛 ≤ 25 𝐴 𝐼𝑎 = 1,21 × 𝐼𝑛 = 1.21 × 16 = 19.36 𝐴  Détermination du facteur de correction K L’influence de mode de pose * enterré sous fourreau « D » 1 Influence mutuelle des circuits 1 Influence de la température (PR 25°) 0.96 Influence de la nature du sol 1 Conducteur Neutre chargé (il s’agit des moteurs) 1 le facteur de correction globale 0.96 𝐼𝑎 19.36 𝐼0 = = = 19.1640𝐴 𝐾 0.96 La sélection dans le tableau conducteur en cuivre et isolant PVC, 𝐼𝑍 = 31 𝐴 donne une section minimale : 𝑆 = 1.5 𝑚𝑚2  Chute de tension 𝜌 = 22.5 × 10−3 Ω × 𝑚𝑚2 × 𝑚−1 𝑙 100 𝑅 = 𝜌 × = 22.5 × 10−3 × = 1.5 𝛺, 𝑋 = 𝜆 × 𝑙 = 0.08 × 10−3 × 100 = 0.008𝛺 𝑆 1.5 ∆𝑉 = 𝐼 × (𝑅 × 𝑐𝑜𝑠 𝜃 + 𝑋 × 𝑠𝑖𝑛 𝜃 ) = 10.1487 × (1.5 × 0.8 + 0.008 × 0.6) = 12.2272 𝑉 𝛥𝑉 12.2272 ⇒ = = 0.0532 = 5.32 % > 5% 𝑉 230 La section de 2,5 𝑚𝑚2 n'est pas valide on passe à la section supérieure 𝑆 = 2.5 𝑚𝑚2 ∆𝑉 où 𝑉 = 3.2% S03- Canalisation 3 𝑆𝑢 6.6667 × 103 𝐼𝐵 = = = 9.62 𝐴 √3𝑈 √3 × 400  La protection est assurée par fusible Le courant nominal doit vérifier la condition 𝐼𝑛 ≥ 𝐼𝑏 . On choisit le courant 𝐼𝑛 = 10 𝐴 . 𝐼𝑛 ≤ 10 𝐴 𝐼𝑎 = 1,31 × 𝐼𝑛 = 1.31 × 10 = 13.1 𝐴  Détermination du facteur de correction K L’influence de mode de pose * posé sur caniveau « B » 1 Influence mutuelle des circuits 1 Influence de la température (PVC 40°) 0.87 Influence de la nature du sol (câble non enterrée) / Conducteur Neutre chargé (il s’agit des moteurs) 0.84 le facteur de correction globale 0.7308 𝐼𝑎 13.1 𝐼0 = = = 17.92𝐴 𝐾 0.7308 La sélection dans le tableau conducteur en cuivre et isolant PVC, 𝐼𝑍 = 21 𝐴 donne une section minimale : 𝑆 = 2.5 𝑚𝑚2 https://sites.google.com/site/lmdelectrotechnique/

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 9/22  Chute de tension 𝜌 = 22.5 × 10−3 Ω × 𝑚𝑚2 × 𝑚−1 𝑙 200 𝑅 = 𝜌 × = 22.5 × 10−3 × = 1.8 𝛺, 𝑋 = 𝜆 × 𝑙 = 0.08 × 10−3 × 200 = 0.016𝛺 𝑆 2.5 ∆𝑉 = 𝐼 × (𝑅 × 𝑐𝑜𝑠 𝜃 + 𝑋 × 𝑠𝑖𝑛 𝜃 ) = 9.62 × (1.8 × 0.9 + 0.016 × 0.4359) = 15.6515 𝑉 𝛥𝑉 15.6515 ⇒ = = 0.0680 = 6.8 % > 5% 𝑉 230 ∆𝑉 La section de 2,5 𝑚𝑚2 n'est pas valide on passe à la section supérieure 𝑆 = 4 𝑚𝑚2 où 𝑉 = 4.26% S04- Canalisation 1 C1 : 5 câbles mono-conducteurs cuivre, isolant PR longueur 20 m posé contre le mur sur chemin de câble perforé température ambiante 40°C. 𝐼𝐵 =

𝑆𝑢

12.3281 × 103

= = 17.7941 𝐴 √3𝑈 √3 × 400  La protection est assurée par disjoncteur Le courant nominal doit vérifier la condition 𝐼𝑛 ≥ 𝐼𝑏 . On choisit le courant 𝐼𝑛 = 20 𝐴 . 𝐼𝑎 = 𝐼𝑛 = 20 𝐴  Détermination du facteur de correction K L’influence de mode de pose *posé contre le mur sur chemin de câble « E » 1 Influence mutuelle des circuits 1 Influence de la température (PR 25°) 0.91 Influence de la nature du sol (câble non enterrée) / Conducteur Neutre chargé (il s’agit des moteurs) 1 le facteur de correction globale 0.91 𝐼𝑎 20 𝐼0 = = = 21.9780𝐴 𝐾 0.91 La sélection dans le tableau conducteur en cuivre et isolant PVC, 𝐼𝑍 = 31 𝐴 donne une section minimale : 𝑆 = 1.5 𝑚𝑚2  Chute de tension 𝜌 = 22.5 × 10−3 Ω × 𝑚𝑚2 × 𝑚−1 𝑙 100 𝑅 = 𝜌 × = 22.5 × 10−3 × = 1.5 𝛺, 𝑋 = 𝜆 × 𝑙 = 0.08 × 10−3 × 100 = 0.008𝛺 𝑆 1.5 ∆𝑉 = 𝐼 × (𝑅 × 𝑐𝑜𝑠 𝜃 + 𝑋 × 𝑠𝑖𝑛 𝜃 ) = 10.1487 × (1.5 × 0.84 + 0.008 × 0.55) = 12.832 𝑉 𝛥𝑉 12.832 ⇒ = = 0.0558 = 5.58 % > 5% 𝑉 230 La section de 2,5 𝑚𝑚2 n'est pas valide on passe à la section supérieure 𝑆 = 2.5 𝑚𝑚2 ∆𝑉 où 𝑉 = 3.35% Exercice n≗10 Calculez la section transversale des conducteurs d'une ligne enterré alimente en triphasé une pompe d'un puits. Nous avons les données suivantes:  Puissance nominale du rotor: 3 chevaux de vape (C.V.),  n: efficacité du rotor: 80%  Tension d'alimentation: 400 volts.  facteur de puissance du rotor: 0,67.  Le Câble multiconducteur directement enterré. sans protection mécanique.  Isolation des conducteurs de ligne: polyéthylène réticulé XLPE  Distance de 231 mètres entre le panneau de commande et la protection. et la pompe de puits. 

Ex07-TD Béchar Le 2021

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Solution

Page | 10/22

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Exercice n≗11

Soit le schéma d’un atelier mécanique, sachant que les puissances installées sont les suivants : Q4 Ventilateur N°1: 2.4 kW, triphasée, cos  = 0.8, ƞ= 0,95 Q5 Four N°1: 12 kVA, triphasée, cos  = 1 Q6 Ventilateur N°2: 2.4 kW, triphasée, cos  = 0.8, ƞ= 0,95 Q7 Four N°2: 16 kVA, triphasée, cos  = 1 Q10 Tour N° 1 : 4 kW, triphasée, cos  = 0.8, ƞ= 0,85 Q11 Perceuse N°1 : 3 kW, triphasée, cos  = 0.8, ƞ= 0,90 Q12 Tour N° 2 : 6 kW, triphasée, cos  = 0.8, ƞ= 0,85 Q13 Perceuse N°2 : 5 kW, triphasée, cos = 0.8, ƞ= 0,90 Q01- On demande de calculer le bilan de puissance du réseau 

EX01-Examen final USTO Le 27/02/2021

Solution Niveau 1 𝑘𝑠 𝑆𝑢

𝑃𝑖 [𝑘𝑊]

ƞ

𝑃𝑛 [𝑘𝑊]

𝑐𝑜𝑠 𝜑

𝑆𝑛 [𝑘𝑉𝐴]

𝑘𝑢

𝑆𝑢 [𝑘𝑉𝐴]

Four 1

12

1

12

1

12

1

12

1

12

Vent. 1

2.4

0.95

2.5263

0.8

3.1579

0.75

2.3684

1

2.3684

Four 2

16

1

16

1

16

1

16

1

16

Vent. 2

2.4

0.95

2.5263

0.8

3.1579

0.75

2.3684

1

2.3684

Tour

4

0.85

4.7059

0.8

5.8824

0.75

4.4118

Perceuse

3

0.9

3.3333

0.8

4.1667

0.75

3.125

0.9

6.7831

Tour

6

0.85

7.0588

0.8

8.8235

0.75

6.6176

Perceuse

5

0.9

5.5556

0.8

6.9444

0.75

5.2083

0.9

10.643 4

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𝑘𝑠

Niveau 2 𝑆𝑢

0.7

35.1143

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 11/22 Exercice n≗12 L’université est alimentée à partir de son propre poste HTA/BT en 10 kV par la distribution SONELGAZ. L’installation électrique du Labo des TP est ancienne, pour cela, la direction a décidé de faire une restructuration du réseau basse tension. Afin de réaliser l’installation de celle-ci, elle demande aux étudiants Master de réaliser les vérifications nécessaires de l’installation électrique(les sections des câbles et les réglages des disjoncteurs).  Le schéma de liaison de terre est TN-S.  Les 4 Câbles multiconducteurs en cuivre, isolé en PVC de longueur 50 m sont posées côte à côte sur caniveau ouvert à température ambiante 40 °C. Données : 𝑃𝑖 [𝑘𝑊] ƞ 𝑐𝑜𝑠 𝜑 𝑘𝑢 Bureaux 10 1 1 0.6 Atelier 1

43.2

0.9

0.8

0.7

Atelier 2

54

1

0.9

0.7

Éclairage

12

1

1

0.8

Q01- Compléter la fiche de bilan de puissance ; Q02- Déterminer la puissance nominale du transformateur ; Q03- Calculez : (a) Le courant admissible (b) Les facteurs de correction (c) La section des conducteurs (phase, neutre, PE) (d) Confirmation de choix 

EX02-Examen final Béchar Le 09/03/2021

Solution S01- Bilan de puissance 𝑷𝒊 [𝒌𝑾]

ƞ

𝑷𝒏 [𝒌𝑾]

𝒄𝒐𝒔 𝝋

𝑺𝒏 [𝒌𝑽𝑨]

𝒌𝒖

𝑺𝒖𝟏 [𝒌𝑽𝑨]

Bureaux

10

1

10

1

10

0.6

6

Atelier 1

43.2

0.9

48

0.8

60

0.7

42

Atelier 2

54

1

54

0.9

60

0.7

42

Éclairage

12

1

12

1

12

0.8

9.6

𝒌𝒔

𝑺𝒖𝟐 [𝒌𝑽𝑨]

0.8

79.68

S02- La puissance nominale du transformateur S = 100 𝑘𝑉𝐴 (a)Le courant admissible I d’emploi[𝐴] I nominal[𝐴] I admissible [𝐴] Bureaux 10 10 6. 103 ⁄√3. 400 = 8.66 Atelier 1 60.62 63 63 Atelier 2 60.62 63 63 Éclairage 13.86 16 16 (b)Les facteurs de correction Lettre de sélection « méthode de référence » «B» A Facteur de correction mode de pose 𝐾1 = 1 B Facteurs de correction pour influence de la disposition 𝐾2 = 0,65 C Facteurs de correction pour l’influence de la température 𝐾3 = 0,87 D Facteurs d’influence de la nature du sol (non enterrées) 𝐾4 = 1 E Neutre chargé 𝐾𝑛 = 1 Le facteur de correction globale 𝐾 = 0.5655 https://sites.google.com/site/lmdelectrotechnique/

0.5 pt 0.5 pt 0.5 pt 0.5 pt 0.5 pt 0.5 pt 0.5 pt 0.5 pt 0.5 pt 0.5 pt

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 12/22 (c)La section des conducteurs (phase, neutre, PE) Le courant admissible max[𝐴] La section de conducteur [𝑚𝑚2 ] Bureaux 10⁄0.5655 = 17.68 𝑆=6 0.5 pt Atelier 1 63⁄0.5655 = 111.40 𝑆 = 35 0.5 pt ⁄ Atelier 2 63 0.5655 = 111.40 𝑆 = 35 0.5 pt Éclairage 16⁄0.5655 = 28.29 𝑆=6 0.5 pt Exercice n≗13 Un câble tétra-polaire (3ph+N) enterré directement dans la terre, en cuivre isolé en PVC de longueur 𝑙 = 1100 𝑚. Après 200 𝑚 de son départ alimente tous les 30 𝑚 une lampe à décharge d’éclairage extérieur de 500 𝑊 (+20% pour l’accessoire) et de 𝑐𝑜𝑠  = 0.86, soit 31 Lampes. Sachant que la résistivité thermique du sol est égale à 1 𝐾. 𝑚/𝑊, la température moyenne du sol est de 15°𝐶, le courant de court-circuit est égal à 2500 𝐴 et le temps de fonctionnement de la protection du câble est 100 𝑚𝑠:

Q01- Calculer la section du câble; Q02- Que devient la section si le câble est en Aluminium ;  L’éclairage est protégé par un disjoncteur réglable. 

EX01-Examen final USTO Le 27/02/2021

Solution  Si le câble utilisé est tripolaire donc deux phases et un neutre (2ph+1N), il s’agit de deux circuits monophasés. S01- la section du câble  Bilan de puissance Lampe : 𝑃𝐿 = 31 × 0.5 = 15.5 kW Total : 𝑃𝐿 + 𝑃𝑎𝑐𝑐 = 15.5 + 3.1 = 18.6 𝑘𝑊 Accessoires :𝑃𝑎𝑐𝑐 = 15.5 × 0.2 = 3.1 𝑘𝑊 𝑃𝑖 [𝑘𝑊]

ƞ

𝑃𝑛 [𝑘𝑊]

𝑐𝑜𝑠 𝜑

18.6

1

18.6

0.86

𝑄𝑛 [𝑘𝑉𝐴𝑅]

𝑆𝑛 [𝑘𝑉𝐴]

𝑘𝑢

𝑆𝑢 [𝑘𝑉𝐴]

𝑘𝑠

𝑆𝑢 [𝑘𝑉𝐴]

21.628

1

21.628

1

21.628

 Courant d'emploi total 𝑆𝑢 21.628 3 𝐼𝑏 = | |=| 10 | = 31.22 𝐴 √3. 𝑈 √3. 400

 Choix de protection Le courant nominal doit vérifier la condition 𝐼𝑛 ≥ 𝐼𝐵 .  Le disjoncteur est réglable 𝐼𝑟 = 32 𝐴  Le courant admissible Le circuit est protégé par disjoncteur donc 𝐼𝑎 = 𝐼𝑟 = 32 𝐴  Facteur de correction K L’influence de mode de pose * multipolaire enterré « D » Influence mutuelle des circuits Disposition horizontale (3 circuits) Couches de câble Influence de la température (PVC 15°) Influence de la nature du sol (𝜌 = 1 𝐾. 𝑚⁄𝑊) Influence des harmoniques (il s’agit d’éclairage neutre non chargé) le facteur de correction globale  Le courant maximal admissible 𝐼𝑎 32 𝐼0 = = = 30.476 𝐴 𝐾 1.05 https://sites.google.com/site/lmdelectrotechnique/

1 1 1 1.05 1 1 1.05

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 13/22  La section de conducteur cuivre La sélection dans le tableau conducteur en cuivre et isolant PVC, 34 𝐴 donne une section minimale : 𝑆 = 2.5 𝑚𝑚2  Chute de tension 𝜌 = 22.5 × 10−3 Ω × 𝑚𝑚2 × 𝑚−1 𝑙 1100 𝑅 = 𝜌 × = 22.5 × 10−3 × = 9.9 𝛺, 𝑋 = 𝜆 × 𝑙 = 0.08 × 10−3 × 1100 = 0.088𝛺 𝑆 2.5 ∆𝑉 = 𝐼 × (𝑅 × 𝑐𝑜𝑠 𝜃 + 𝑋 × 𝑠𝑖𝑛 𝜃 ) = 31.22 × (9.9 × 0.86 + 0.088 × 0.5103) 𝛥𝑉 267.209 ∆𝑉 = 267.2093 𝑉 ⇒ = = 1.1618 = 116.18 % 𝑉 230  Le critère de chute de tension est dépassé, alors on passe directement à une section plus grande Section 35 50 70 𝑅 0.7071 0.4950 0.3536 𝑋 0.088 0.088 0.088 ∆𝑉 20.3882 14.6923 10.8951 𝛥𝑉 ⁄𝑉 [< 5%] 8.86% 6.39% 4.74% 𝑆𝑝ℎ = 70 𝑚𝑚2  On peut accepter la section de 50 𝑚𝑚2 parce que il s’agit d’une charge répartie sur la câble et non pas concentré au bout du réseau.  Section du conducteur neutre Le conducteur en cuivre 𝑆𝑝ℎ = 70 𝑚𝑚2 > 16 𝑚𝑚2 Pour l’éclairage avec lampe à décharge 𝐼ℎ3 < 15% (le neutre non chargé), alors 𝑆𝑁 = 𝑆𝑝ℎ = 70 𝑚𝑚2 S02- La section de conducteur aluminium (𝑰𝟎 = 𝟑𝟎. 𝟒𝟕𝟔 𝑨) La sélection dans le tableau conducteur en aluminium et isolant PVC, 57 𝐴 donne une section minimale : 𝑆 = 10 𝑚𝑚2 Chute de tension Section 10 70 95 120 𝑅 3.9600 0.5657 0.4168 0.3300 𝑋 0.088 0.088 0.088 0.088 ∆𝑉 107.7248 16.5909 12.5938 10.2622 𝛥𝑉 ⁄𝑉 [< 5%] 46.84% 7.21% 5.48% 4.46% 𝑆𝑝ℎ = 120 𝑚𝑚2 Section du conducteur neutre 𝑆𝑁 = 𝑆𝑝ℎ = 120 𝑚𝑚2

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 14/22 Exercice n≗14 Une famille souhaite réaliser une installation électrifie dans leur ferme. On veut vérifier si le branchement 3×6 kVA avec un câble torsadé 4×16 𝑚𝑚2 mise à leur disposition par Sonelgaz peut supporter les appareils et faire fonctionner la ferme : Pour cela, on propose de faire le bilan de puissance de la future installation comprenant :  Une loge pour le jardinier qui absorbe une puissance P = 1.8 kW avec un facteur de puissance de 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.95 ;  Une pompe immergée de 7.5 CV, installé sur un puits.  Profondeur de 80 m; alimenté par câble 3∅ + 𝑃𝐸 à 30°C  Commander par une armoire à 120 m avec câble AL suspende à 45°C ;  Une pompe de distribution d’eau de 5CV ;  Alimenté par un câble 3∅ + 𝑃𝐸 à 35 m à 35m suspende à 35°C.  4 ventilateurs pour l’écurie de 1.5 CV chacune :  Alimenté par un câble souterrain à 40°C à 80 m

 

Câble de liaison entre la source et l’armoire de commande en AL de 30 m à 45°C Tous les câbles sont isolés en PVC

Q01- Tracer le schéma unifilaire de l'installation ;  De préférence avec un logiciel de dessin de schéma électrique. Q02- Établir la fiche bilan ; Q03- Calculer le courant admissible ; Q04- Déterminer les facteurs de correction ; Q05- Déterminer la section des conducteurs (phase, neutre, PE) ; Q06- Confirmer votre choix ; Exercice n≗15 Le site de transmission d’Algérie Télécom est alimenté à partir de son propre poste par la distribution SONELGAZ, il comporte des équipements suivants :  Équipement de transmission électronique (3 circuit)  Puissance P = 6 kW avec un facteur de puissance de 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.95  Alimenté par un câble cuivre de 30 m posé sur chemins de câbles à 45°C  THD à 45%;  Climatisation du site,  Puissance 1.5kW, facteur de puissance de 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.9  Câble cuivre d’une longueur de 20 m, fixés sur un mur.  2 ventilateurs pour l’équipement :  Moteur de 1.5 CV chacune :  Alimenté par un câble de 20m posé côte à côte avec le câble des équipements.  Éclairage intérieur et extérieur de 12 lampes, tous les 10 m une lampe à décharge pour de 150 W et de cos  = 0.86 encastrée dans la paroi sous le tube.  Câble souterrain de liaison entre le transformateur et l’armoire en AL de 30 m à 40°C.



Tous les câbles sont isolés en PVC

Q01- Les mêmes questions précédentes.

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 15/22 Exercice n≗16 Afin de réaliser l’installation d’une station de traitement d'eau, la direction ADE a demandé à un bureau d'étude de calculer le dimensionnement des câbles nécessaire. La station comporte :  Pompe 1 : 𝑃 = 37 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.84, 𝜂 = 89% 𝑘𝑢 = 0.9 relié avec un câble de 10 m.  Pompe 2 : 𝑃 = 37 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.84, 𝜂 = 89% 𝑘𝑢 = 0.9 relié avec un câble de 10 m.  Pompe 3 : 𝑃 = 1.1 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.95, 𝜂 = 70% 𝑘𝑢 = 0.3 relié avec un câble de 15 m.  Pompe 4 : 𝑃 = 2.2 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.73, 𝜂 = 81% 𝑘𝑢 = 0.5 relié avec un câble de 8 m.  Pompe 5 : 𝑃 = 7.5 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.72, 𝜂 = 86% 𝑘𝑢 = 0.6 relié avec un câble de 8 m.  Pompe 6 : 𝑃 = 15 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.81, 𝜂 = 83% 𝑘𝑢 = 0.2 relié avec un câble de 12m.  Prises monophasées, 3 circuits, 𝑃 = 1.76 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.8, 𝑘𝑢 = 0.2, 𝑇𝐻𝐷 = 35%  Prises triphasées, 2 circuits, 𝑃 = 2 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.8, 𝑘𝑢 = 0.2  Éclairage intérieur avec lampe aux halogénures métalliques, 6 Lampes, 𝑃 = 0.7 𝑘𝑊 La direction a prévu une extension pour les pompes 3, 4, 5, et 6 de 1,2.



Tous les câbles sont fixé sur mur et isolés en PR à une température ambiante est de 45°C.

Travail demandé : Q01- Les mêmes questions précédentes. Exercice n≗17 Un atelier mécanique alimenté à partir de son propre poste se compose de deux groupes d'équipements et un groupe supplémentaire d'éclairage.  Armoire 1  L’armoire est raccordée avec un câble souterrain (Cu/PVC) de 11 m  Raboteuse : 3 circuits, 𝑃 = 15 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.8, 𝑘𝑢 = 0.8  câble souterrain (Cu/PVC) de 9 m  Machines-outils : 5 circuits, 𝑃 = 22 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.8, 𝑘𝑢 = 0.8  câble souterrain (Cu/PVC) de 10 m  Perceuse : 3 circuits, 𝑃 = 7.5 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.8, 𝑘𝑢 = 0.8  câble souterrain (Cu/PVC) de 10 m  Prises monophasées, 3 circuits, 𝑃 = 1.76 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.8, 𝑘𝑢 = 0.2  câble posé sur chemins (Cu/PVC) de 20 m  Armoire 2  L’armoire est raccordée avec un câble souterrain (Cu/PVC) de 10 m  Tour : 2 circuits, 𝑃 = 18.5 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.8, 𝑘𝑢 = 0.8  câble souterrain (Cu/PVC) de 8m  Machines-outils : 2 circuits, 𝑃 = 15 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.8, 𝑘𝑢 = 0.8  câble souterrain (Cu/PVC) de 9 m  Fraiseuse : 3 circuits, 𝑃 = 11 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.8, 𝑘𝑢 = 0.8  câble souterrain (Cu/PVC) de 13 m  Prises monophasées, 3 circuits, 𝑃 = 1.76 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0.8, 𝑘𝑢 = 0.2  câble posé sur chemins (Cu/PVC) de 20 m  Éclairage  L’armoire est raccordée avec un câble souterrain (Cu/PVC) de 3 m  Lampe aux halogénures métalliques, 10 Lampes, 𝑃 = 0.25 𝑘𝑊, 𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 1, 𝑘𝑢 = 1  câble fixés sur un mur (AL/PVC) de 8m  La liaison souterraine BT transfo-disjoncteur de15 m (Cu/PVC)



La température ambiante est de 45°C

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 16/22 Exercice n≗18 Un réseau d’une usine de deux ateliers et un éclairage extérieur alimenté par un poste privé structure comme suit :  Départ A alimente l’armoire atelier 1 avec un câble de 100 m  Deux Fours : 12 et 14 kW alimenté par deux câble de 30 m ;  Deux Ventilateurs : 4 et 5.5 kW (F.P=0.8, ƞ= 0,85) alimenté par deux câble de 35 m ;  3 circuits monophasés de 5 prises 16 A /220 V chaque un. (75 m) (Ku=0.26)  3 circuits monophasés de 4 luminaires chaque un, chaque luminaires avec 2 tubes Fluorescents de 75 W et de cos  = 0.86 ; (60 m)  Départ B alimente l’armoire atelier 2 avec un câble 75 m  Deux Tours : 4 et 7.5 kW (F.P=0.8, ƞ= 0,85) alimenté par deux câble de 40 m ;  Deux Perceuses : 4 et 5.5 kW (F.P=0.8, ƞ= 0,90) alimenté par deux câble de 40 m ;  3 circuits monophasés de 5 prises 16 A /220 V chaque un. (75 m)(Ku=0.26)  3 circuits monophasés de 4 luminaires chaque un, chaque luminaires avec 2 tubes Fluorescents de 75 W et de cos  = 0.86 ; (60 m)  Départ C alimente 12 lampes, tous les 30 m une lampe à décharge pour éclairage extérieur de 600 W et de cos  = 0.86.  Les trois câbles des départs sortant de l’armoire générale sont multipolaire enterrés directement dans le sol, en cuivre isolée par PVC, dans des tranchées séparées et que la résistivité thermique du sol est égale à 3𝐾. 𝑚/𝑊 et la température maximale du sol est de 40°C.  Les câbles dans les ateliers sont de même qualité posés sur goulotte séparées fixe au mur. Les températures ambiantes des ateliers sont 45°C et 30°C. On demande: Q01- Tracer le schéma unifilaire d’alimentation de l’usine ; Q02- Le bilan de puissance organiser les résultats dans des tableaux. Q03- La puissance du transformateur ; Q04- Les sections des câbles Q05- Tracer les schémas de commande des armoires ateliers. Solution S01- Le schéma unifilaire d’alimentation

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique S02- Bilan de puissance  Armoire Atelier 1 𝑃𝑢 [𝑘𝑊] cos 𝜑 𝑆𝑢 [𝑘𝑉𝐴] 𝜂 [%] 𝑆 [𝑘𝑉𝐴] 𝐾𝑢 𝑃𝑀𝐷[𝑘𝑉𝐴] IB

F1 12 1 12 1 12 1 12 17.32

F2 14 1 14 1 14 1 14 20.21

V1 4 0.8 5 0.85 5.88 0.75 4.41 6.37

V2 5.50 0.8 6.88 0.85 8.09 0.75 6.07 8.76

Prises 3×5×16×0.22=52.8 1 52.8 1 52.8 0.26 13.73 19.82

Page | 17/22

Lampes 3×4×2×0.075=1.8 0.86 2.09 1 2.09 1 2.09 3.02

Total A1 90.10 92.77 94.86 52.30 75.49

 Départ A1 Pour l’installation industrielle où le nombre de circuits 5 à 9 (notre cas 6) 𝐶𝑠1 = 0.7 donc ID−Atelier1 = 75.49 × 0.7 = 52.84 𝐴

 Armoire Atelier 2 𝑃𝑢 [𝑘𝑊] cos 𝜑 𝑆 [𝑘𝑉𝐴] 𝜂 [%] 𝑆𝑎𝑏𝑠 [𝑘𝑉𝐴] 𝐾𝑢 𝑃𝑀𝐷[𝑘𝑉𝐴] IB

T1 4 0.8 5 0.85 5.88 0.75 4.41 6.37

T2 7.5 0.8 9.38 0.85 11.03 0.75 8.27 11.94

P1 4 0.8 5 0.9 5.56 0.75 4.17 6.01

P2 5.5 0.8 6.88 0.9 7.64 0.75 5.73 8.27

Prises 3×5×16×0.22=52.8 1 52.8 1 52.80 0.26 13.73 19.81

Lampes 3×4×2×0.075=1.8 0.86 2.09 1 2.09 1 2.09 3.02

Total 75.6 81.14 85.00 38.40 55.43

 Départ A2 Pour l’installation industrielle où le nombre de circuits 5 à 9 (notre cas 6) 𝐶𝑠2 = 0.7 IB−Atelier2 = 55.43 × 0.7 = 38.8𝐴

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Université TAHRI Mohammed Béchar*Faculté de Technologies*Département de Génie Électrique ‫جامعة طاهري محمد بشار * كلية‬ ‫التكنولوجيا * قسم الهندسة الكهربائية‬

Chapitre VII : Conception d’une installation électrique  Armoire poste 𝑃𝑢 [𝑘𝑊] cos 𝜑 𝑆 [𝑘𝑉𝐴] 𝜂 [%] 𝑆𝑎𝑏𝑠 [𝑘𝑉𝐴] 𝐾𝑢 𝑃𝑀𝐷[𝑘𝑉𝐴] Ia 𝐶𝑠 IB

Atelier 1 90.10 0.97 92.77

Atelier 2 75.6 0.93 81.14

94.86

85.00

52.30 75.49 0.7 52.84

38.40 55.43 0.7 38.80

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Éclairage extérieur 12×0.600=7.2 0.86 8.37 1 8.37 1 8.37 12.08 1 12.08

Total Poste 172.9 cos 𝜑 = 0.95 (𝑝𝑜𝑠𝑡𝑒) 182.28 × × × × × × 144.34 (Transformateur)

S03- La puissance du transformateur 𝑆𝑛 ≥ 𝑠𝑞𝑟𝑡(3) ∗ 0.4 ∗ (52.84 + 38.80 + 12.08) = 71.86 𝑘𝑊 Le transformateur normalise supérieur à cette puissance c’est le 100 kVA (10kV) Le courant nominal disponible pour le transformateur 100 kVA. 𝑃𝑛 100 × 103 𝐼𝑛 = = = 144.34 𝐴 √3 𝑈𝑛 √3 × 400 S04- Détermination des sections  Le câble de liaison TR/TB Pour la liaison le dimensionnement doit se faire avec le courant nominal disponible par le transformateur𝐼𝐵−𝑇𝑅 = 144.34 𝐴.



Généralement les câbles à l’intérieur du poste sont unipolaire posé sur un chemin du câble, en cuivre isolée par PVC et par manque d’information sur la température en prend T=45°C.

IB Courant admissible Protection disjoncteur 𝐼𝑧 = 𝐼𝑟 ≥ 𝐼𝐵 Mode de pose « F13 » Influence de la température 45°C PVC Coefficient globale Le courant admissible max 𝐼𝐵 𝐼0 = 𝐾 Section du câble phase [𝑚𝑚2 ] Longueur du câble [m] Chute de tension [%] 𝜌 = 22.5 × 10−3 ; 𝜆 = 0.15 × 10−3 cos 𝜑 = 0.95 Section du câble Neutre [𝑚𝑚2 ] Section du câble PE [𝑚𝑚2 ]

144.34 160 1 0,79 0.79 182.71 1×70 10 0.29 1×70 1×25

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique  Les câbles départs IB Courant admissible Protection Fusible Mode de pose « D62 » Influence de la température 40°C PVC Nature du sol Coefficient globale Le courant admissible max 𝐼0 = 𝐼𝐵 ⁄𝐾 2 Section du câble phase [𝑚𝑚 ] Longueur du câble [m] Chute de tension [%] 𝜌 = 23.7 × 10−3 ; 𝜆 = 0.08 × 10−3 cos 𝜑 = 0.97 ; 0.93 ; 0.86 La section du câble 3 a été augmentée progressivement jusque 10 Chute de tension [%] Section du câble Neutre [𝑚𝑚2 ] Section du câble PE [𝑚𝑚2 ]

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Atelier 1 52.84 58.13 (1.1) 1 0.77 0,65 0.5 116.25 1 × 25 100

Atelier 2 38.80 42.68 (1.1) 1 0.77 0,65 0.5 85.36 1 × 16 75

Éclairage 12.08 14.62 (1.21) 1 0.77 0,65 0.5 29.24 1 × 2.5 360

2.33

1.97

14.94

1 × 25

1 × 16

1 × 10

2.33 1 × 25 1 × 16

1.97 1 × 16 1 × 16

4.01 1 × 10 1 × 10

 Les câbles atelier A1

 Les câbles atelier A2

Merci ECODIAL

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Exercice n≗19

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Exercice n≗20  On se propose d’établir le bilan de puissances d’une installation électrique composée de trois départs définies comme suit :  3 moteurs alternatifs monophasés de forage, identiques : ∗ 𝑃𝑢1 = 2 𝑘𝑊 ∗∗ 𝜂 = 0,8 ∗∗∗ 𝑐𝑜𝑠 𝜑1 = 0,707  1 moteur alternatif monophasé d'ascenseur : ∗ 𝑃𝑢2 = 4 𝑘𝑊 ∗∗ 𝜂 = 0,75 ∗∗∗ 𝑐𝑜𝑠 𝜑2 = 0,8  1 four électrique à induction compensé : ∗ 𝑃𝑢3 = 8 𝑘𝑊  Cette installation est alimentée sous une tension efficace 𝑈 = 240𝑉 et de fréquence 𝑓 = 50 𝐻𝑧. Les caractéristiques du câble de l’alimentation sont :  𝑆𝑝ℎ = 35 𝑚𝑚2 ; Résistivité du cuivre 𝜌 = 1,712.10−8 Ω𝑚 à 25°𝐶.  Facteur de puissance à atteindre : cos 𝜑 = 0,96. Q01- Représenter un schéma électrique de l’installation ; Q02- Calculer :  (a) Les puissances 𝑃1 et 𝑄1 absorbées par un moteur du forage ;  (b) Les puissances 𝑃2 et𝑄2 absorbées par un moteur de l'ascenseur ;  (c) Les puissances 𝑃𝑎𝑏𝑠 et 𝑄𝑎𝑏𝑠 absorbées par toute l'installation ;  (d) L’intensité efficace du courant absorbé par chaque récepteur ;  (e) L’intensité efficace du courant absorbée par toute l'installation (par deux méthodes différentes) ;  (f) Le facteur de puissance de l'installation. Q03- Compensation de l’énergie réactive et amélioration du facteur de puissance  (a) On veut ramener ce facteur de puissance à 0,96, déterminer la valeur de la puissance réactive qu'il faut installer ;  (b) En déduire la valeur de la capacité qui fournira cette puissance réactive ;  (c) Calculer la nouvelle valeur efficace du courant absorbée par toute l'installation.

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique Page | 21/22 Exercice n≗21 Présentation de l’étude On se propose d’étudier l’installation suivante en régime de neutre TN. Tous les câbles sont en cuivre et la température ambiante est de 35°C.

Q01- Établir le bilan de puissance ; Q02- Déterminer du calibre des disjoncteurs; Q03- Déterminer une lettre de sélection qui dépend du conducteur utilisé et de son mode de pose et le coefficient qui caractérise l’influence des différentes conditions d’installation. repère Longueur Mode de pose câble [m] C1 10 Câble unipolaire PR fixé aux parois C2 10 Câble unipolaire PR fixé aux parois C3 80 Câble multiconducteur PVC en goulotte avec 2 autres circuits C4 30 Câble multiconducteur PR sur tablette avec 2 autres circuits C5 15 Câble multiconducteur PR seul en conduit C6 50 Câble unipolaire PR sur chemin de câbles perforés avec 4 autres circuits C7 75 Câble multipolaire PR sur chemin de câbles avec 2 autres circuits Q04- Déterminer la section des conducteurs; Q05- Déterminer les chutes de tension provoquées par les câbles Solution S01- Le bilan de puissance 𝑃𝑖 [𝑘𝑊]

ƞ

Éclairage

5,916

1

Moteur 1

30,00

0,9

Moteur 2

7,50

0,81 0,78 11,871

Auxiliaire 16,00

1

𝑆𝑛 [𝑘𝑉𝐴]

𝑘𝑢

𝑆𝑢 [𝑘𝑉𝐴]

1

5,916

1

5,916

0,9

37,037

𝑐𝑜𝑠 𝜑

1

16,000

0,75 27,778 0,75

8,903

0,6

9,600

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Niveau 1 𝑘𝑠

𝑆𝑢

1

5,916

0,9 1

33,013

Niveau 2 𝑘𝑠

𝑆𝑢

0,9 43,676

9,600

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Chapitre VII : Conception d’une installation électrique S02- Les calibres des disjoncteurs Disjoncteur

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Puissance

D1

D2

D3

D4

21837,97 21837,97 5916 33013

Page | 22/22 D5

D6

D7

9600 27778 8903

IB [A]

31,52

31,52

8,54

47,65

13,86

40,09

12,85

Réglage In [A]

32

32

10

50

16

40

16

S03- Les coefficients qui caractérisent l’influence des différentes conditions d’installation. repère L Mode de pose Lettre 𝐾1 𝐾2 𝐾3 𝐾𝑛 câble [m] C1 10 Câble unipolaire PR fixé aux parois C 1 1 0.96 1 C2

10

Câble unipolaire PR fixé aux parois Câble multiconducteur PVC en goulotte C3 80 avec 2 autres circuits Câble multiconducteur PR sur tablette C4 30 avec 2 autres circuits C5 15 Câble multiconducteur PR seul en conduit Câble unipolaire PR sur chemin de câbles C6 50 perforés avec 4 autres circuits Câble multipolaire PR sur chemin de C7 75 câbles avec 2 autres circuits S04- Les sections des conducteurs

C

1

1

0.96

1

B

0.9

0.7

0.94

1

C

1

0.79 0.96

1

B

0.9

1

0.96

1

E

1

0.7

0.96

1

C

1

0.79 0.96 0.84

K

S05- Les chutes de tension

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