Chapitre 2 – Transport de l'énergie électrique | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Électricité | ⏱ 40 min
Dernière mise à jour : 26 mai 2026
💡 Notions centrales : leçon §1 (livraison BT 230 V/400 V), §2 (effet Joule), §3 (intérêt de réduire le courant). Pour le triphasé équilibré : on raisonne sur une seule phase.
Camille, électricienne d'industrie chez « ÉlecBat 59 » à Tourcoing, accompagne son tuteur sur le chantier de la résidence « Les Carillons » (24 logements). Une nouvelle chaudière collective doit être installée avec une puissance électrique totale de 15 kW (auxiliaires + résistance d'appoint). Le bailleur demande conseil : faut-il raccorder cette chaudière en monophasé 230 V, ou en triphasé 400 V (les deux sont disponibles dans le local technique) ?
Pour une charge résistive (résistance, plaque, four électrique), on a les formules simplifiées :
| Monophasé (230 V) | Triphasé équilibré (400 V) | |
|---|---|---|
| Tension utilisée | U = 230 V | U = 400 V (composée) |
| Puissance | P = U × I | P = \(\sqrt{3}\) × U × I |
| Intensité (à P donnée) | \(I = P / U\) | \(I = P / (\sqrt{3} \times U)\) |
| Nombre de fils utilisés | 2 (phase + neutre) | 4 (3 phases + neutre) |
Calculer l'intensité absorbée par la chaudière en raccordement monophasé 230 V.
\(I_\text{mono} = \dfrac{P}{U} = \dfrac{15\,000}{230} \approx \mathbf{65{,}2\ \text{A}}\)
Une intensité considérable. Un disjoncteur 80 A serait nécessaire (calibre normalisé immédiatement supérieur).
Calculer l'intensité absorbée en triphasé 400 V (formule \(I = P / (\sqrt{3} \times U)\)).
\(I_\text{tri} = \dfrac{P}{\sqrt{3} \times U} = \dfrac{15\,000}{1{,}732 \times 400} = \dfrac{15\,000}{692{,}8} \approx \mathbf{21{,}7\ \text{A}}\)
Soit 3 fois moins qu'en monophasé !
Une intensité moyenne, gérable avec un disjoncteur 25 A par phase.
Vérifier numériquement la relation suivante : \(I_\text{mono} / I_\text{tri} \approx \sqrt{3} \times U_\text{tri} / U_\text{mono}\). Que peut-on en déduire ?
\(I_\text{mono} / I_\text{tri} = 65{,}2 / 21{,}7 \approx 3{,}00\)
\(\sqrt{3} \times 400 / 230 = 1{,}732 \times 1{,}739 \approx 3{,}01\) ✓
Conclusion : pour une même puissance, le triphasé permet d'utiliser une intensité environ 3 fois plus faible que le monophasé (en raison à la fois de la tension supérieure et du nombre de phases).
Calculer les pertes Joule dans le câble en raccordement monophasé. La résistance aller-retour (2 conducteurs en série) est \(R_\text{tot,mono} = 2 \times 0{,}071 = 0{,}142\) Ω.
\(P_J = R_\text{tot} \times I^2 = 0{,}142 \times 65{,}2^2 = 0{,}142 \times 4\,251\)
\(P_J \approx \mathbf{604\ \text{W}}\) dissipés en chaleur dans le câble.
Soit 4 % de la puissance transportée perdue dans le câble. Important.
En triphasé équilibré, les pertes Joule totales se calculent par : \(P_J = 3 \times R_1 \times I^2\) (3 conducteurs, chacun avec R₁ et le courant I, le neutre ne porte théoriquement aucun courant en régime équilibré).
Calculer ces pertes avec \(R_1 = 0{,}071\) Ω et \(I = 21{,}7\) A.
\(P_{J,\text{tri}} = 3 \times R_1 \times I^2 = 3 \times 0{,}071 \times 21{,}7^2\)
\(P_{J,\text{tri}} = 3 \times 0{,}071 \times 470{,}9 = 0{,}213 \times 470{,}9 \approx \mathbf{100\ \text{W}}\)
Soit 6 fois moins qu'en monophasé (604 → 100 W) !
Expliquer pourquoi les pertes sont 6 fois moindres en triphasé, alors qu'on aurait pu s'attendre à un facteur 3 (3 fois moins de courant).
Effet 1 : le courant est divisé par 3 → \(I^2\) est divisé par 9.
Effet 2 : il faut 3 conducteurs au lieu de 2 → la « somme » des pertes dans les conducteurs est multipliée par 3/2 = 1,5.
Effet 3 : le neutre du triphasé équilibré ne porte pas de courant → 0 perte sur le neutre (alors qu'en mono, le neutre est traversé par tout le courant).
Bilan : facteur 9 (effet 1) ÷ 1,5 (effet 2) = facteur 6 sur les pertes. Cohérent avec le calcul. ✓
Sur 2 500 h/an de fonctionnement, calculer l'énergie annuelle perdue dans le câble pour chaque couplage, et l'économie en € (tarif 0,2516 €/kWh).
Monophasé : \(E_{J,\text{mono}} = 0{,}604 \times 2\,500 = \mathbf{1\,510\ \text{kWh/an}}\) → coût \(1\,510 \times 0{,}2516 \approx \mathbf{380\ €/\text{an}}\) perdus.
Triphasé : \(E_{J,\text{tri}} = 0{,}100 \times 2\,500 = \mathbf{250\ \text{kWh/an}}\) → coût \(250 \times 0{,}2516 \approx \mathbf{63\ €/\text{an}}\) perdus.
Économie annuelle : ~ 317 €/an en passant au triphasé. Sur 20 ans de vie chaudière : 6 340 €.
De plus, en monophasé, il faudrait probablement un câble bien plus gros (15 ou 25 mm²) pour respecter la chute de tension et l'intensité admissible. Donc surcoût matériel.
Rédiger en 6 lignes la fiche de préconisation que Camille adresse au bureau d'études du bailleur :
ÉlecBat 59 Tourcoing — Préconisation raccordement chaudière Les Carillons
• Puissance chaudière : 15 kW. Comparaison des deux options de raccordement :
• Monophasé 230 V : I = 65 A (disjoncteur 80 A), pertes Joule 604 W, coût 380 €/an.
• Triphasé 400 V : I = 22 A par phase (disjoncteur 25 A), pertes 100 W, coût 63 €/an.
• Recommandation : raccordement triphasé. Économie 317 €/an + section de câble plus petite + meilleure équilibrage du réseau.
• Contrainte : l'abonnement EDF triphasé est légèrement plus cher (~ 15 €/mois pour 24 kVA). Mais rentabilisé en moins d'1 an grâce aux économies.
• Norme NF C 15-100 : au-delà de 13 kVA, le triphasé est obligatoire. La chaudière à 15 kW en monophasé serait non conforme. Le triphasé s'impose.
En triphasé déséquilibré (par exemple une seule phase utilisée par une résistance de 3 kW sur 3), le neutre est traversé par un courant non nul. Calculer ce courant dans le neutre si chaque phase porte respectivement 13 A, 0 A, 0 A (cas extrême). Quelle est la conséquence pour les pertes Joule ?
Si une seule phase est chargée (13 A) et que le neutre est le chemin retour, alors \(I_N = 13\) A. C'est comme un raccordement monophasé déguisé.
Les autres phases ne portant pas de courant ne contribuent pas aux pertes Joule. Les pertes sont alors :
\(P_J = R_1 \times I^2 + R_N \times I^2 = 2 \times 0{,}071 \times 13^2 = 24\ \text{W}\) (similaire au monophasé).
Conclusion : le triphasé n'est efficace que s'il est équilibré. C'est pourquoi un électricien doit répartir les charges entre les 3 phases (douche sur phase 1, chauffage sur phase 2, prises sur phase 3, etc.) lors de la conception du tableau électrique.
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (Distribution BT 230/400 V), §2 (Effet Joule) et §3 (Intérêt des hautes tensions) de la leçon Ch02.