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LIngénierie électrique Ou le génie électrique 1. Lingénierie électrique Cest un domaine de lingénierie qui traite des multiples applications de lélectricité

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Présentation au sujet: "LIngénierie électrique Ou le génie électrique 1. Lingénierie électrique Cest un domaine de lingénierie qui traite des multiples applications de lélectricité"— Transcription de la présentation:

1 LIngénierie électrique Ou le génie électrique 1

2 Lingénierie électrique Cest un domaine de lingénierie qui traite des multiples applications de lélectricité Les ingénieurs électriques développent et conçoivent des objets qui fonctionnent à lélectricité des systèmes électriques touchant la production, le transport et lutilisation dénergie électrique des systèmes de communication Cest un domaine de lingénierie qui traite des multiples applications de lélectricité Les ingénieurs électriques développent et conçoivent des objets qui fonctionnent à lélectricité des systèmes électriques touchant la production, le transport et lutilisation dénergie électrique des systèmes de communication 2

3 Les domaines de lingénierie électrique En électricité les composantes électriques sont massives et robustes les courants sont élevés et les appareils sont puissants En électronique Les composantes électroniques utilisent de faibles intensités de courant Les pièces sont petites (miniaturisation importante) Le traitement de linformation exige une manipulation plus fine et plus précise des courants Le silicium, un matériau semi-conducteur, est utilisé à profusion dans les diodes et les transistors des circuits imprimés En électricité les composantes électriques sont massives et robustes les courants sont élevés et les appareils sont puissants En électronique Les composantes électroniques utilisent de faibles intensités de courant Les pièces sont petites (miniaturisation importante) Le traitement de linformation exige une manipulation plus fine et plus précise des courants Le silicium, un matériau semi-conducteur, est utilisé à profusion dans les diodes et les transistors des circuits imprimés 3

4 Les circuits électriques Ils sont constitués dun ensemble de composantes et de conducteurs reliés en boucle à une source dalimentation Le courant y circule de la borne + vers la borne – (sens conventionnel) On sait cependant que les électrons circulent dans le sens opposé (sens réel) Ils sont constitués dun ensemble de composantes et de conducteurs reliés en boucle à une source dalimentation Le courant y circule de la borne + vers la borne – (sens conventionnel) On sait cependant que les électrons circulent dans le sens opposé (sens réel) 4

5 Des composantes OBS p 460 5

6 Le schéma électrique Cest une représentation symbolique montrant comment les différentes composantes du circuit sont assemblées ou reliées ensemble On y trouve beaucoup de symboles Cest une représentation symbolique montrant comment les différentes composantes du circuit sont assemblées ou reliées ensemble On y trouve beaucoup de symboles 6

7 Courant continu vs courant alternatif Le courant continu (cc) dc pour direct current en anglais un courant dans lequel les charges électriques se déplacent continuellement dans le même sens les piles et les batteries Le courant alternatif (ca) ac pour alternating current en anglais un courant dans lequel les charges se déplacent selon un mouvement de va-et-vient régulier les centrales électriques et les génératrices) sa fréquence est de 60 Hz en Amérique du Nord plus facile à produire et à transporter sur de longues distances Le courant continu (cc) dc pour direct current en anglais un courant dans lequel les charges électriques se déplacent continuellement dans le même sens les piles et les batteries Le courant alternatif (ca) ac pour alternating current en anglais un courant dans lequel les charges se déplacent selon un mouvement de va-et-vient régulier les centrales électriques et les génératrices) sa fréquence est de 60 Hz en Amérique du Nord plus facile à produire et à transporter sur de longues distances 7

8 Fonctions électriques 8

9 Une fonction électrique est un rôle joué par une composante dans le contrôle ou la transformation du courant électrique Chaque composante a sa raison dêtre Une fonction électrique est un rôle joué par une composante dans le contrôle ou la transformation du courant électrique Chaque composante a sa raison dêtre définition 9

10 Fonction alimentation 10

11 Cest la fonction assurée par une composante dun circuit électrique qui fournit lénergie nécessaire au mouvement des charges électriques dans les fils et les éléments de circuit Il sagit donc dune source dalimentation (source de courant ou de tension) Ces sources peuvent alimenter le circuit en courant continu ou en courant alternatif Cest la fonction assurée par une composante dun circuit électrique qui fournit lénergie nécessaire au mouvement des charges électriques dans les fils et les éléments de circuit Il sagit donc dune source dalimentation (source de courant ou de tension) Ces sources peuvent alimenter le circuit en courant continu ou en courant alternatif 11

12 La pile La batterie La génératrice La prise de courant La cellule photovoltaïque La pile La batterie La génératrice La prise de courant La cellule photovoltaïque exemples 12

13 Elles produisent un courant continu (cc) en transformant lénergie dune réaction chimique en énergie électrique Elles alimentent les circuits des appareils portatifs (ipod, téléphone cellulaire, montre, appareil photo, etc.) Elles doivent être rechargées ou remplacées après un certain temps dutilisation La batterie est constitué dun ensemble de piles reliées en série ou en parallèle Elles produisent un courant continu (cc) en transformant lénergie dune réaction chimique en énergie électrique Elles alimentent les circuits des appareils portatifs (ipod, téléphone cellulaire, montre, appareil photo, etc.) Elles doivent être rechargées ou remplacées après un certain temps dutilisation La batterie est constitué dun ensemble de piles reliées en série ou en parallèle 1. Les piles et les batteries 13

14 Des batteries 14

15 Elle transforme lénergie mécanique en énergie électrique… une génératrice à essence la turbine dun groupe turbine-alternateur dune centrale hydroélectrique la rotation des pales dune éolienne La génératrice de type alternateur produit un courant alternatif La génératrice de type dynamo produit un courant continu Elle transforme lénergie mécanique en énergie électrique… une génératrice à essence la turbine dun groupe turbine-alternateur dune centrale hydroélectrique la rotation des pales dune éolienne La génératrice de type alternateur produit un courant alternatif La génératrice de type dynamo produit un courant continu 2. La génératrice 15

16 Dynamo de bicyclette 16

17 Génératrice à essence 17

18 Dispositif permettant de recevoir une fiche électrique provenant dun appareil électrique et qui est relié à un réseau électrique de façon permanente La prise assure une alimentation pratique, stable et fiable en courant alternatif dune fréquence de 60 Hz Cette énergie électrique provient principalement des centrales hydroélectriques et est générée par des groupes turbines-alternateurs Dispositif permettant de recevoir une fiche électrique provenant dun appareil électrique et qui est relié à un réseau électrique de façon permanente La prise assure une alimentation pratique, stable et fiable en courant alternatif dune fréquence de 60 Hz Cette énergie électrique provient principalement des centrales hydroélectriques et est générée par des groupes turbines-alternateurs 3. La prise de courant 18

19 La Grande 1 (LG1) 19

20 Un dispositif qui, lorsquexposé à la lumière solaire, génère un courant électrique Peuvent alimenter des objets portatifs ou mobiles tels des calculatrices ou des automobiles Elles sont pratiques pour alimenter des régions éloignées (des chalets isolés), loin des réseaux électriques habituels, dans lespace par exemple Leur fonctionnement est limité par lensoleillement Un dispositif qui, lorsquexposé à la lumière solaire, génère un courant électrique Peuvent alimenter des objets portatifs ou mobiles tels des calculatrices ou des automobiles Elles sont pratiques pour alimenter des régions éloignées (des chalets isolés), loin des réseaux électriques habituels, dans lespace par exemple Leur fonctionnement est limité par lensoleillement 4. La cellule photovoltaïque (ou photoélectrique) 20

21 Des panneaux solaires (assemblage de cellules photovoltaïques) 21

22 Leur rôle est de stocker des charges électriques (le condensateur se charge) et de les libérer subitement au moment voulu (le condensateur se décharge) Il sagit dun dispositif composé de 2 armatures conductrices (métalliques) séparées par un isolant (appelé le « diélectrique ») et qui a la capacité daccumuler des charges électriques Ils sont en quelque sorte des réservoirs délectricité OBS 473 figure Leur rôle est de stocker des charges électriques (le condensateur se charge) et de les libérer subitement au moment voulu (le condensateur se décharge) Il sagit dun dispositif composé de 2 armatures conductrices (métalliques) séparées par un isolant (appelé le « diélectrique ») et qui a la capacité daccumuler des charges électriques Ils sont en quelque sorte des réservoirs délectricité OBS 473 figure Le condensateur STE 22

23 Des condensateurs La « capacité » dun condensateur sexprime en « Farads » 23

24 Fonction conduction 24

25 La conduction Elle est assurée par toute composante dun circuit qui permet le passage du courant électrique Les fils électriques jouent ce rôle Elle est assurée par toute composante dun circuit qui permet le passage du courant électrique Les fils électriques jouent ce rôle 25

26 Les circuits imprimés Ils remplacent les fils encombrants dans des circuits quon veut miniaturiser Ils sont composés dune plaquette (trouée) de matière plastique qui peut recevoir différentes composantes électriques et sur laquelle on a tracé un circuit complexe avec un métal conducteur (comme le cuivre) Ils remplacent les fils encombrants dans des circuits quon veut miniaturiser Ils sont composés dune plaquette (trouée) de matière plastique qui peut recevoir différentes composantes électriques et sur laquelle on a tracé un circuit complexe avec un métal conducteur (comme le cuivre) 26

27 Des circuits imprimés 27

28 Fonction isolation 28

29 Fonction assurée par toute composante qui empêche un courant électrique de passer Ces composantes préviennent les chocs électriques (pour les humains) et empêchent les courts-circuits Les gaines de plastique autour des fils, les embouts isolants dans les boîtes octogonales, etc. Fonction assurée par toute composante qui empêche un courant électrique de passer Ces composantes préviennent les chocs électriques (pour les humains) et empêchent les courts-circuits Les gaines de plastique autour des fils, les embouts isolants dans les boîtes octogonales, etc. 29

30 Isolants en céramique 30

31 Fonction protection 31

32 Cette fonction est assurée par toute composante qui peut interrompre automatiquement la circulation du courant électrique dans un circuit en cas de situation dangereuse ou anormale En cas de surcharge du circuit (trop dappareils branchés en parallèle) En cas de court-circuit (phénomène qui se produit lorsquun contact imprévu cause une surcharge) Deux composantes jouent ce rôle: le fusible et le disjoncteur Cette fonction est assurée par toute composante qui peut interrompre automatiquement la circulation du courant électrique dans un circuit en cas de situation dangereuse ou anormale En cas de surcharge du circuit (trop dappareils branchés en parallèle) En cas de court-circuit (phénomène qui se produit lorsquun contact imprévu cause une surcharge) Deux composantes jouent ce rôle: le fusible et le disjoncteur 32

33 Les fusibles Dans le fusible, le courant traverse un filament (ou une lamelle) conducteur calibré pour permettre le passage dune certaine intensité de courant Lorsque lintensité devient trop élevée, la température du filament augmente, le matériel qui le compose atteint son point de fusion et se liquéfie, interrompant ainsi le passage du courant Un fusible brulé (ou grillé) doit être remplacé pour que le circuit puisse à nouveau être fonctionnel Dans le fusible, le courant traverse un filament (ou une lamelle) conducteur calibré pour permettre le passage dune certaine intensité de courant Lorsque lintensité devient trop élevée, la température du filament augmente, le matériel qui le compose atteint son point de fusion et se liquéfie, interrompant ainsi le passage du courant Un fusible brulé (ou grillé) doit être remplacé pour que le circuit puisse à nouveau être fonctionnel 33

34 34

35 Les disjoncteurs Le disjoncteur est un dispositif de protection qui déclenche louverture dun circuit électrique en cas de surcharge Ils sont également calibrés en fonction des intensités quils permettent dans les circuits électriques Le disjoncteur est un dispositif de protection qui déclenche louverture dun circuit électrique en cas de surcharge Ils sont également calibrés en fonction des intensités quils permettent dans les circuits électriques 35

36 Des disjoncteurs 36

37 Les disjoncteurs de fuite à la terre 37

38 Le panneau électrique 38

39 Fonction de commande 39

40 La fonction commande Cette fonction est assurée par toute composante dun circuit qui permet douvrir ou de fermer le circuit électrique Les interrupteurs jouent ce rôle Cette fonction est assurée par toute composante dun circuit qui permet douvrir ou de fermer le circuit électrique Les interrupteurs jouent ce rôle 40

41 Les interrupteurs Différentes formes… À bascule À levier À bouton-poussoir À commande magnétique STE 41

42 Principe de linterrupteur magnétique 42

43 Les types dinterrupteurs Interrupteur unidirectionnel ou bidirectionnel Unidirectionnel : il noffre quun chemin possible aux charges électriques (1 départ) Bidirectionnel : il offre deux chemins possibles aux charges électriques Interrupteur unipolaire ou bipolaire Unipolaire : il ouvre ou ferme 1 contact à la fois (il contrôle un circuit à la fois) (1 arrivée) Bipolaire : il ouvre ou ferme 2 contacts à la fois (il contrôle 2 circuits à la fois) 43

44 Interrupteurs unipolaires unidirectionnel bidirectionnel 44

45 Interrupteurs bipolaires unidirectionnel bidirectionnel 45

46 Fonction transformation dénergie 46

47 Cette fonction est assurée par toute composante dun circuit qui permet de transformer lénergie électrique en une autre forme dénergie 47

48 Énergie électrique à énergie lumineuse Dans les ampoules à incandescence Dans les ampoules fluocompactes Dans les écrans cathodique Dans les écrans à cristaux liquides 48

49 Énergie électrique en énergie thermique Dans une chaufferette électrique Dans un grille-pain Dans un chauffe-eau Dans un four Dans une sécheuse Une plinthe électrique 49

50 Énergie électrique en énergie mécanique Les moteurs électriques Les haut-parleurs Le cristal piézoélectrique 50

51 Le cristal piézoélectrique Lorsque compressé, le cristal émet un courant Inversement, si on le soumet à un courant électrique, il se met à vibrer 51

52 Énergie électrique en énergie magnétique Lélectroaimant dune grue 52

53 Fonction régulation 53

54 La fonction régulation est assurée par une composante dun circuit qui sert à maintenir le fonctionnement de ce circuit 54

55 Les résistors Un résistor est une composante électrique conçue pour limiter le passage du courant dans un circuit Il sert en quelque sorte délément protecteur Il génère une bonne quantité dénergie thermique lors de sont travail 55

56 Code de couleur des résistors 1 ère bande : premier chiffre 2 ème bande : deuxième chiffre 3 ème bande : facteur multiplicateur 4 ème bande : tolérance (précision) 56

57 57

58 exemples 58

59 Les diodes La diode est une composante électrique fait dun matériau semi-conducteur (généralement le silicium) qui ne laisse passer le courant électrique que dans un sens Elles servent à guider et bloquer le courant Certaines diodes servent à « redresser » le courant, c. à. d. à transformer le courant ac en courant cc Les diodes électroluminescentes (del) émettent une lumière lorsquun courant les traverse 59


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