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Notions fondamentales des réseaux électriques 

Résumé :

Dans de nombreux domaines (industrie, recherche scientifique, services, loisirs...), on a besoin de contrôler des paramètres physiques (température, force, position, vitesse,

Luminosité, débit, niveau, humidité...).Le capteur est l'élément indispensable à la détection de ces grandeurs physiques.

Le capteur c’est lui qui assure la production, à partir du mesurande, d’une grandeur électrique qui est une représentation aussi exacte que possible. Cette grandeur (image du mesurande) représentative de la grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de commande. Aujourd’hui les capteurs présentent des domaines très importants : des hautes technologies et la multi-technologie.

Le présent document constitué de cours qui traitent les différents capteurs, destiné à l’usage de l’étudiant de licence troisième année électrotechnique ETT en électrotechnique et licence troisième électromécanique ELM en automatique. Il peut être étudié par tous ceux qui désirent approfondir leurs connaissances ou avoir un document de base en matière de capteurs.

La présentation de ce document a été conçue de façon à aborder les différentes notions de manière progressive. Il est structuré en sept chapitres.

Le premier chapitre important aborde Les éléments constitutifs d’une chaine de mesure, les capteurs (passifs, actifs), les circuits de conditionnement (diviseur, ponts, amplis et ampli d’instrumentation), dans le deuxième chapitre sont traites Les capteurs de températures (sonde de platine, thermistance, thermocouple), le troisième chapitre c’est  les capteurs photométriques (photorésistance, photodiode, Phototransistor) qui sont étudiés, dans le quatrième chapitre on a Les capteurs de position

(résistif, inductif, capacitif), quand aux capteurs de déformation (Force et pression) ils sont traités en cinquième chapitre, le sixième chapitre c’est Les capteurs de vitesse de rotation (tachymètre analogique, numérique,…) qui sont traités, les capteurs de niveau sont  l’objet du  septième chapitre.

Ce support pédagogique décrit les différents thèmes concernant l’architecture, modélisation et topologie des réseaux électriques.Pour examiner brièvement le contenu de ce texte, le chapitre 1 fournit une introduction aux concepts de base relatifs à la structure des différentes architectures des réseaux électriques

Les chapitres 2 et 3 traitent des paramètres des lignes de transmission (résistance, inductance et capacitance) ainsi que les paramètres du quadripôle modélisant la ligne de transmission en fonction de sa longueur.

Le chapitre 4 est destiné à la modélisation des transformateurs monophasés et triphasés.

Le cinquième chapitre est consacré à la présentation du système à grandeurs réduites et son implication dans la modélisation des réseaux électrique.

Le chapitre 6 traite le problème de la dissymétrie des systèmes triphasés en introduisant la méthodologie des composantes symétriques.

En fin le dernier chapitre 7est consacré à l’application de la méthode des impédances et la méthode des composantes symétrique pour le calcul des courants de défaut symétriques et asymétriques.

Ce manuscrit est destiné aux étudiants de la 3^ème année Licence d’électrotechnique de la matière « Théorie des champs » et de la 2^ème année Physique de la matière « Electromagnétisme », selon le nouveau programme national unifié du système LMD qui est rentré en vigueur à partir de l’année universitaire 2015/2016. Le manuscrit comprend 5 chapitres ainsi qu’une série d’exercices résolus à la fin de chaque chapitre. On y trouve les lois fondamentales de l’électromagnétisme, en allant de l’électrostatique et la magnétostatique (Phénomènes constants par rapport au temps) au domaine des hautes fréquences et des ondes électromagnétiques.

 Ce cours est composé de deux (02) parties: 

Partie 1 : Initiation à MATLAB 

Partie 2 : Initiation à SIMULINK 

Les deux parties de ce cours ne constituent pas une référence exhaustive sur MATALB et SIMULINK, mais soulignent les notions principales de manière succincte et servent de guide pour le travail en laboratoire. Il devrait inciter l’étudiant à chercher lui-même les compléments d’information qui lui sont nécessaires, soit avec les outils d’aide en ligne, soit dans certaines sources dans lesquelles j’ai puisé, et qui sont données en références pour que l’étudiant s’il le souhaite puisse fouiller et trouver d’autres éléments d’informations particulières. Le cours contient un grand nombre d’exemples, et à la fin de plusieurs chapitres, j’ai mis toute une série d’exercices, dont certains avec solutions, pour permettre à l’étudiant de tester sa compréhension de la matière présentée. 

L’objectif est de permettre à l’étudiant de rapidement se familiariser avec le logiciel Matlab / Simulink. Seules les fonctionnalités les plus courantes sont présentées. De même, seule l’utilisation la plus courante de la commande est mentionnée. Ce cours a été rédigé en prenant comme support la version 7.1 de Matlab et la version 7.5 de Simulink. Toutefois dans la mesure où nous nous limitons aux fonctionnalités les plus courantes de Matlab, la plupart des commandes décrites sont communes aux versions antérieures et resteront compatibles avec les versions ultérieures. Les commandes sont généralement présentées suivies d’un exemple. L’étudiant est invité à tester par lui-même les exemples proposés (et des variantes). Au sein d’un même paragraphe, les différents exemples sont souvent liés. Il est donc recommandé d’exécuter les exemples dans l’ordre où ils apparaissent. Par contre d’un paragraphe à l’autre, il peut être nécessaire de «nettoyer» l’espace de travail en tapant « clear all »dans la fenêtre de commande Matlab. Le cours prend en ligne de compte que l’étudiant a déjà rompus à l’informatique et qu’il est suffisamment curieux pour faire un effort personnel afin de devenir confortable à utiliser cet outil. La présentation est donc la plus directe possible. Je suppose aussi que l’étudiant est familiarisé avec les notions d’algèbre linéaire élémentaire, notamment matriciel.  

Finalement, ce cours est dynamique. Des mises à-jour seront rendues disponibles sur une base régulière. Je suis ouvert à toute suggestion de correction ou de modification de la part des lecteurs intéressés par les matières présentées, j’espère qu’ils y trouvent un support utile et un outil de travail intéressant, comme j’apprécie fortement leurs réactions, critiques et conseils. Toute erreur ou ambigüité relevée peut être communiquée à l’adresse suivante : med_khatir@yahoo.fr 

Janvier 2021   

Prof. KHATIR Mohamed