Le réseau triphasé | Terminale Bac Pro – Groupement 2 | Physique-Chimie
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Capacités et connaissances du programme :
C1 – Identifier les conducteurs d'une ligne triphasée selon le code de couleur normalisé et connaître le rôle du conducteur de terre
C2 – Savoir que les tensions entre chaque phase et le neutre sont déphasées de 120° (visualisation à l'oscilloscope)
C3 – Utiliser la relation entre tension simple et tension composée : \(U = \sqrt{3}\times V\)
C4 – Distinguer couplage étoile et couplage triangle, et la tension reçue par chaque récepteur
C5 – Distinguer courant de ligne et courant de branche ; calculer l'un à partir de l'autre en couplage triangle
On prendra \(\sqrt{3}\approx 1{,}732\).
C1 — Identifier les conducteurs (code couleur) et le rôle de la terre
Code couleur NF C 15-100 : phase L1 marron, L2 noir, L3 gris, neutre N bleu, terre PE vert-jaune.
Le conducteur vert-jaune (terre) ne transmet pas l'énergie : il assure la sécurité (fonctionnement du disjoncteur différentiel).
Exercice 1
Un électricien ouvre un câble triphasé avec neutre et terre. Combien de fils contient-il ? Les nommer.
Le câble contient 5 fils : 3 phases (L1, L2, L3) + 1 neutre (N) + 1 terre (PE).
Exercice 2
Associer chaque conducteur à sa couleur normalisée : L1, L2, L3, N, PE.
L1 → marron ; L2 → noir ; L3 → gris ; N → bleu ; PE (terre) → vert-jaune.
Exercice 3
Un électrotechnicien trouve dans une gaine un fil vert-jaune. Peut-il l'utiliser comme conducteur de phase ou de neutre ? Justifier.
Non. Le vert-jaune est réservé au conducteur de protection (terre). Il est interdit de l'utiliser comme phase ou neutre : il assure la sécurité des personnes et le déclenchement du disjoncteur différentiel en cas de défaut. Il ne participe pas à la transmission de l'énergie.
Exercice 4
Un câble triphasé sans neutre mais avec terre alimente un moteur. Combien de fils comporte-t-il et lesquels ?
4 fils : 3 phases (L1 marron, L2 noir, L3 gris) + 1 terre (PE vert-jaune). Le neutre bleu est absent car le moteur n'en a pas besoin (charge triphasée équilibrée).
C2 — Déphasage de 120° entre les tensions (oscilloscope)
Les trois tensions simples \(v_1, v_2, v_3\) ont même fréquence (50 Hz) et même amplitude, mais sont déphasées de 120° (un tiers de période).
À chaque instant : \(v_1 + v_2 + v_3 = 0\) → sur charge équilibrée, le courant dans le neutre est nul.
Exercice 1
À l'oscilloscope, un technicien observe les trois tensions d'une distribution triphasée. De combien de degrés sont-elles déphasées les unes par rapport aux autres ?
Elles sont déphasées de 120°.
Exercice 2
Le réseau triphasé français a une fréquence \(f = 50\) Hz. Calculer la période \(T\), puis le décalage temporel correspondant à un déphasage de 120° (un tiers de période).
Les trois tensions d'un réseau triphasé ont-elles la même fréquence ? La même amplitude ? Qu'est-ce qui les distingue ?
Oui, elles ont la même fréquence (50 Hz) et la même amplitude. Elles ne se distinguent que par leur déphasage de 120° les unes par rapport aux autres.
Exercice 4
Sur un réseau triphasé équilibré, la somme des trois tensions simples est nulle à chaque instant. En déduire ce que vaut le courant circulant dans le conducteur de neutre.
Puisque \(v_1 + v_2 + v_3 = 0\) et que la charge est équilibrée, la somme des trois courants est également nulle : le courant de retour dans le neutre est nul. C'est un avantage du triphasé équilibré.
C3 — Relation entre tension simple \(V\) et tension composée \(U\)
\(U = \sqrt{3}\times V\) \(\Leftrightarrow\) \(V = \dfrac{U}{\sqrt{3}}\)
\(V\) : tension simple (phase-neutre) — \(U\) : tension composée (phase-phase). En France : \(V = 230\) V, \(U = 400\) V.
Exercice 1
La tension simple d'un réseau est \(V = 230\) V. Calculer la tension composée \(U\).
Un électricien mesure une tension simple \(V = 127\) V (ancien réseau). Calculer la tension composée \(U\) correspondante.
\[U = \sqrt{3}\times V = 1{,}732 \times 127 \approx \mathbf{220 \text{ V}}\]
(C'est l'ancien réseau 127/220 V, remplacé aujourd'hui par le 230/400 V.)
C4 — Couplages étoile et triangle : tension reçue par le récepteur
Étoile (Y) : chaque récepteur est branché entre une phase et le neutre → il reçoit la tension simple \(V\). Triangle (Δ) : chaque récepteur est branché entre deux phases → il reçoit la tension composée \(U\).
Étoile : récepteurs entre phase et neutre (tension \(V\)). Triangle : récepteurs entre deux phases (tension \(U\)).
Exercice 1
Un moteur est couplé en étoile sur le réseau 230/400 V. Quelle tension reçoit chaque enroulement ?
En étoile, chaque enroulement reçoit la tension simple \(V = 230\) V.
Exercice 2
Le même moteur est couplé en triangle sur le réseau 230/400 V. Quelle tension reçoit chaque enroulement ?
En triangle, chaque enroulement reçoit la tension composée \(U = 400\) V.
Exercice 3
Un moteur porte l'indication Δ 230 V / Y 400 V. Sur le réseau 230/400 V, quel couplage faut-il choisir pour que chaque enroulement reçoive sa tension nominale (230 V) ? Justifier.
La tension nominale d'un enroulement est 230 V (la plus petite). Pour qu'il reçoive 230 V sur ce réseau, il faut le couplage étoile (Y) : chaque enroulement reçoit alors la tension simple \(V = 230\) V. En triangle, il recevrait \(U = 400\) V et serait détruit.
Exercice 4
Un autre moteur porte l'indication Δ 400 V / Y 690 V. Sur le réseau 230/400 V, quel couplage faut-il choisir ? Justifier.
La tension nominale d'un enroulement est 400 V. Il faut le couplage triangle (Δ) : chaque enroulement reçoit alors la tension composée \(U = 400\) V. En étoile, il ne recevrait que \(V = 230\) V (sous-tension).
Exercice 5
Dans quel couplage chaque récepteur est-il relié à un point commun (le neutre) ? Dans quel couplage les récepteurs forment-ils une boucle fermée entre les phases ?
Le point commun (neutre) correspond au couplage étoile (Y). La boucle fermée entre les phases correspond au couplage triangle (Δ).
C5 — Courant de ligne et courant de branche
Courant de ligne \(I_L\) : circule dans chaque fil de phase. Courant de branche \(I_B\) : circule dans chaque récepteur. Étoile : \(I_L = I_B\). Triangle : \(I_L = \sqrt{3}\times I_B \;\Leftrightarrow\; I_B = \dfrac{I_L}{\sqrt{3}}\).
Exercice 1
Un moteur couplé en étoile absorbe un courant de ligne \(I_L = 12\) A. Quel est le courant \(I_B\) dans chaque enroulement ?
En couplage étoile, \(I_L = I_B\), donc \(I_B = \mathbf{12 \text{ A}}\).
Exercice 2
Un moteur couplé en triangle absorbe un courant de ligne \(I_L = 20\) A. Calculer le courant \(I_B\) dans chaque branche.
Un électrotechnicien mesure un courant de ligne \(I_L = 26\) A sur un moteur couplé en triangle. Il souhaite vérifier que chaque branche supporte bien son courant nominal de 15 A. Calculer \(I_B\) et conclure.
\[I_B = \frac{I_L}{\sqrt{3}} = \frac{26}{1{,}732} \approx 15{,}0 \text{ A}\]
Le courant de branche vaut environ 15 A : il correspond au courant nominal. Le moteur fonctionne correctement.
Exercice 5
Un même récepteur est branché tantôt en étoile, tantôt en triangle. Dans lequel des deux couplages le courant de ligne \(I_L\) est-il le plus élevé (pour un même courant de branche) ? Justifier avec les relations.
En étoile \(I_L = I_B\) ; en triangle \(I_L = \sqrt{3}\times I_B \approx 1{,}73\,I_B\). Pour un même courant de branche, le courant de ligne est donc plus élevé en triangle (multiplié par \(\sqrt{3}\)).