Chapitre 4 – Signaux électriques alternatifs | 2nde Bac Pro MAMA | Physique-Chimie | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, format manuel scolaire
Sami, futur artisan menuisier de 30 ans, prépare l'ouverture de son atelier à Béziers. Il a sélectionné le matériel et doit demander à ENEDIS le bon abonnement. Le commercial lui demande : « Vous voulez du monophasé 12 kVA ou du triphasé 9 kVA / 18 kVA ? ». Sami doit comprendre la différence pour ne pas se tromper.
Le triphasé est composé de 3 sinusoïdes décalées d'un tiers de période (120°) : à tout instant, au moins une phase est à un niveau élevé. C'est ce qui permet aux moteurs triphasés de tourner sans à-coups.
| Caractéristique | Monophasé | Triphasé |
|---|---|---|
| Nombre de fils (sans la terre) | 2 (phase + neutre) | 4 (3 phases + neutre) |
| Tension entre phase et neutre | 230 V | 230 V |
| Tension entre 2 phases | — | 400 V |
| Couleur des fils | Marron (P) + bleu (N) | Marron, noir, gris (P1, P2, P3) + bleu (N) |
| Puissance maxi (compteur courant) | 12 kVA | 36 kVA |
| Abonnement (12 kVA / 9 kVA tri) | ≈ 200 €/an | ≈ 270 €/an |
| Machine | Puissance | Type |
|---|---|---|
| Scie à panneaux | 4,5 kW | Triphasé |
| Toupie | 3,0 kW | Triphasé |
| Compresseur | 2,2 kW | Triphasé |
| Aspirateur copeaux | 1,5 kW | Monophasé |
| Ponceuse à plat | 1,1 kW | Monophasé |
| Outils portatifs (2 prises) | 2 × 1,5 kW max | Monophasé |
| Éclairage LED + bureautique | 0,5 kW | Monophasé |
a) Combien de fils transportent du courant en monophasé ? En triphasé ?
b) Citer une raison pour laquelle les gros moteurs sont triphasés.
c) Une prise normale d'habitation est-elle monophasée ou triphasée ?
a) Monophasé : 2 fils (phase + neutre). Triphasé : 4 fils (3 phases + neutre).
b) Le triphasé permet de créer un champ tournant dans le moteur : démarrage en douceur, couple uniforme, peu de vibrations. Les moteurs sont aussi plus compacts à puissance égale.
c) Les prises classiques d'une habitation sont monophasées (230 V).
Dans la liste des machines prévues par Sami, quelles sont celles qui imposent obligatoirement le triphasé ?
En conséquence, quel type d'abonnement Sami doit-il souscrire ?
Machines triphasées : scie (4,5 kW), toupie (3 kW), compresseur (2,2 kW). Ces 3 machines exigent du triphasé.
Conclusion : Sami doit obligatoirement souscrire un abonnement triphasé. Il pourra alimenter les machines monophasées en branchant sur une seule des 3 phases.
Calculer la puissance totale installée (somme des puissances de toutes les machines).
Quelle puissance d'abonnement Sami doit-il choisir : 9 kVA, 12 kVA, 18 kVA ou 24 kVA ?
Total : 4,5 + 3,0 + 2,2 + 1,5 + 1,1 + 3,0 + 0,5 = 15,8 kW.
En considérant un coefficient de simultanéité de 0,7 (toutes les machines ne tournent pas à pleine puissance en même temps) : 15,8 × 0,7 ≈ 11 kW.
Choix : abonnement triphasé 12 kVA (12 kVA ≈ 12 kW pour cos φ ≈ 1). Avec marge de croissance, on peut aussi prendre 18 kVA si Sami envisage d'ajouter du matériel.
Pour la scie 4,5 kW, calculer l'intensité absorbée :
a) Si elle était monophasée 230 V (P = U × I).
b) Triphasée 400 V avec cos φ = 0,85 (P = U × I × √3 × cos φ).
a) Monophasé : I = 4 500 / 230 ≈ 19,6 A
b) Triphasé : I = 4 500 / (400 × √3 × 0,85) = 4 500 / 588,5 ≈ 7,6 A
Le triphasé permet de transporter la même puissance avec une intensité 2,6 fois plus faible. Donc des câbles plus fins, moins de pertes Joule, et des disjoncteurs plus petits.
D'après le document 2, le triphasé coûte 70 €/an de plus en abonnement. Pour une installation de 16 kW, est-ce un investissement justifié ?
Oui, l'investissement est totalement justifié :
Sami doit équilibrer les charges monophasées sur les 3 phases. Il a : aspirateur (1,5 kW), ponceuse (1,1 kW), 2 prises (1,5 kW chacune), éclairage (0,5 kW).
Proposer une répartition des 5 charges sur les 3 phases pour équilibrer au mieux.
Total : 1,5 + 1,1 + 1,5 + 1,5 + 0,5 = 6,1 kW. Idéalement 6,1 / 3 ≈ 2,03 kW par phase.
| Phase | Charges | Total |
|---|---|---|
| P1 | Aspirateur (1,5) + Éclairage (0,5) | 2,0 kW |
| P2 | Ponceuse (1,1) + Prise 1 (1,5) | 2,6 kW |
| P3 | Prise 2 (1,5) | 1,5 kW |
Répartition acceptable. On peut aussi déplacer la prise 2 vers P1 si on veut équilibrer plus finement (mais en pratique, les écarts < 1 kW sont sans effet).
Une installation triphasée bien équilibrée permet d'annuler le courant dans le neutre.
Pourquoi est-ce un avantage ? Que se passe-t-il si une phase est très chargée et les autres peu ?
Avec 3 phases équilibrées, leurs courants se compensent au point neutre (somme = 0). Le fil neutre transporte alors un courant nul → moins d'échauffement, moins de pertes.
Si une phase est très chargée et les autres pas, l'équilibre est rompu : le neutre porte le courant déséquilibré → risque d'échauffement du fil de neutre, voire fusion du neutre (très dangereux) qui pourrait porter les phases à 400 V au lieu de 230 V vers les appareils. C'est pourquoi un installateur équilibre toujours les charges.
Sami doit appeler ENEDIS pour faire sa demande. Rédiger en 4-5 lignes le message qu'il devrait laisser, en justifiant son choix.
« Bonjour, je suis Sami Lafaille, futur artisan menuisier. Je demande un raccordement triphasé 400 V avec un abonnement de 12 kVA pour mon atelier. Cette puissance est nécessaire pour alimenter ma scie à panneaux 4,5 kW, ma toupie 3 kW et mon compresseur 2,2 kW (toutes en triphasé), ainsi que les machines monophasées (aspirateur, ponceuse, prises outils, éclairage). Je prévois une marge pour absorber les pics simultanés (coefficient de simultanéité 0,7 → besoin réel ≈ 11 kW). Pouvez-vous me confirmer le délai et le coût de mise en service ? »
Si Sami achète plus tard un robot-portique CNC consommant 7 kW (triphasé), son abonnement 12 kVA suffira-t-il ? Quelle puissance souscrire dans cette hypothèse ?
Nouveau total : 15,8 + 7 = 22,8 kW. Avec coef de simultanéité 0,7 : ≈ 16 kW.
L'abonnement 12 kVA serait insuffisant. Il faudrait passer à 18 kVA minimum, voire 24 kVA pour avoir une marge confortable.
Bonne pratique : prévoir d'emblée un abonnement légèrement surdimensionné si on envisage des extensions, car changer d'abonnement coûte des frais d'intervention ENEDIS.
📚 Cette activité s'appuie sur §3 (Le secteur en France), §5 (La valeur efficace) et §6 (Applications en atelier de menuiserie) de la leçon Ch04.