Distribution d’Électricité et Sécurité
Comprendre la Distribution d’Électricité et Sécurité
Vous travaillez en tant qu’ingénieur pour une compagnie de distribution d’électricité. Votre tâche est d’analyser un segment du réseau de distribution pour garantir à la fois l’efficacité de la distribution et la sécurité des opérations.
Données :
- Le segment de réseau est alimenté par un transformateur de 20 kVA, 13,8 kV / 400 V.
- La ligne de distribution est longue de 500 mètres, avec un câble en aluminium ayant une résistance de 0,027 Ω/km.
- La charge totale sur le réseau est de 18 kVA, avec un facteur de puissance de 0.9 en retard.
- La tension nominale au niveau des charges est de 400 V.
Partie A – Analyse de la Distribution :
- Calculez le courant total circulant dans le réseau.
- Déterminez la chute de tension le long du câble de distribution.
- Vérifiez si la tension aux charges reste dans les limites acceptables (±5% de 400 V).
Partie B – Sécurité :
- Expliquez les dangers potentiels associés à la surcharge du transformateur et proposez une solution.
- Discutez de l’importance du bon dimensionnement des disjoncteurs pour ce segment de réseau.
- Proposez des mesures de sécurité pour protéger le personnel travaillant sur ce réseau en cas de maintenance.
Correction : Distribution d’Électricité et Sécurité
Partie A – Analyse de la Distribution
1. Courant Total :
Pour calculer le courant total dans un circuit où la puissance est exprimée en kVA et en tenant compte du facteur de puissance, on utilise la formule suivante :
\[ I = \frac{S}{V \times PF} \]
- Puissance apparente (S) : 18 kVA (Ce qui équivaut à 18,000 VA puisque \(1 kVA = 1000 VA\)).
- Tension (V) : 400 V.
- Facteur de puissance (PF) : 0.9.
Calcul :
\[ I = \frac{18000}{400 \times 0.9} \] \[ I = 50 A \]
Le courant total circulant dans le réseau est donc de 50 A.
2. Chute de Tension :
La chute de tension le long du câble est calculée avec la formule :
\[ \Delta V = I \times R \]
Résistance du câble (R) : Calculée à partir de la résistance spécifique du câble et de sa longueur.
\[ R = 0.027 \Omega/km \times 0.5 km \] \[ R = 0.0135 \Omega \]
Calcul :
\[ \Delta V = 50 A \times 0.0135 \Omega \] \[ \Delta V = 0.675 V \]
La chute de tension le long du câble est donc de 0.675 V.
3. Tension aux Charges :
La tension finale aux charges est calculée en soustrayant la chute de tension de la tension nominale :
\[ Tension_{finale} = Tension_{nominale} – \Delta V \]
Calcul :
\[ Tension_{finale} = 400 V – 0.675 V \] \[ Tension_{finale} = 399.325 V \]
La tension aux charges est donc d’environ 399.33 V, ce qui est dans les limites acceptables (380 V à 420 V).
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