Alors que le courant monophasé nécessite deux fils : la phase (potentiel v) et le neutre (potentiel nul), le courant triphasé comporte quatre fils : trois phases (potentiels \( V_1 \), \( V_2 \) et \( V_3 \)) et un seul neutre (Pot- 0)

Les lignes triphasées servent à la distribution des fortes quantités de puissances électriques.

Avantages:

  • Le triphasé permet de diminuer par 3 le courant des lignes de transport pour une même puissance P.
  • Le triphasé permet de transporter le double de puissance qu'en monophasé à section de câble identique.
  • Le triphasé permet de transporter une puissance P avec deux fois moins de cuivre que le monophasé.
  • Le triphasé permet de transporter des tensions facilement utilisables pour des forces motrices.
  • Les pertes en lignes du triphasé sont 2 fois plus petites qu'en monophasé pour une puissance véhiculée identique et une densité de courant identiques.
  • Le triphasé permet aussi d'annuler la puissance fluctuante

Volume de cuivre pour transporter une puissance P en monophasé et triphasé

Schéma Si on véhicule la même puissance P en monophasé et triphasé On fixe la densité de courant j(A/m²) égale dans tous les cas On peut en déduire une section Et donc un volume de cuivre
\( P = V{I_m} \) \( {I_m} = \frac{P}{V} = j \times {S_m} \) \( {S_m} = \frac{P}{{V \times j}} \) \( {V_{o{l_m}}} = 2 \times L \times {S_m} \) \( \Rightarrow {V_{o{l_m}}} = 2 \times L \times \frac{P}{{V \times j}} \)
\( P = 3V{I_t} \) \( {I_t} = \frac{P}{3V} = j \times {S_t} \) \( {S_t} = \frac{P}{{3 \times V \times j}} \)

la section nécessaire pour le triphasé est donc 3 fois plus petite que celle du monophasé.

\( {V_{o{l_t}}} = 3 \times L \times {S_t} \) \( \Rightarrow {V_{o{l_t}}} = 3 \times L \times \frac{P}{{3 \times V \times j}} \)

Le rapport des sections est tel que \( S_m = 3 \times S_t \).

Si on effectue le rapport des volumes de cuivre nécessaires pour transporter la même puissance \( \frac{{{V_{o{l_m}}}}}{{{V_{o{l_t}}}}} = 2 \).

On a donc un volume de cuivre en monophasé double de celui nécessaire en triphasé pour transporter la même puissance.

Pertes Joules pour transporter une puissance P dans des lignes en monophasé et triphasé

Si on s'intéresse aux pertes Joules dans les lignes à densité de courant égales :

L'expression des pertes Joules Le courant dans les lignes étant La résistance de chaque ligne étant Les pertes Joules peuvent s'exprimer par
En monophasé : \( P_{Jm} = 2 \times R_m I_m^2 \) pour le câble de phase et le neutre \( I_m = \frac{P}{V cos \varphi} \) \( R_m = \frac{\rho \times \ell}{S_m} \) \( P_{Jm} = 2 \times R_m I_m^2 \)
En triphasé : \( P_{Jt} = 3 \times R_t I_t^2 \) pour les 3 câbles de phases \( I_t = \frac{P}{\sqrt{3} U cos \varphi} = \frac{P}{3 V cos \varphi} \) \( R_t = \frac{\rho \times \ell}{S_t} \) \( P_{Jt} = 3 \times 3 \times R_m (\frac{I_m}{3})^2 = \times R_m I_m^2\)
Rapport \( \frac{I_m}{I_t} = 3 \) \( \frac{R_t}{R_m} = \frac{S_m}{S_t} = 3 \) \( \frac{P_{Jm}}{P_{Jt}} = 2 \)

Pour une densité de courant donné et une puissance véhiculée les pertes Joules seront donc 2 fois plus grandes en monophasé qu'en triphasé .

Remarque : les lignes continues (sous marines par exemple) sont justifiées par les capacités parasites du triphasé qui nécessitent des postes de relèvement du facteur de puissance impossible à implanter sous l’eau. Distance limite du terrestre triphasé : entre 500 et 1000 km