Courant triphasé · Glossaire

Le courant triphasé est un système de courant alternatif à trois tensions sinusoïdales. Elles ont la même fréquence et sont décalées dans le temps de 120 degrés les unes par rapport aux autres. Dans les réseaux publics à basse tension en Allemagne et en Europe, la tension nominale est fixée par la norme DIN EN 60038 à 230/400 volts pour 50 hertz. Entre un conducteur de phase et le conducteur neutre, on a nominalement 230 volts, entre deux conducteurs de phase 400 volts. Ce rapport correspond au facteur racine de 3 (230 V × 1,732 ≈ 400 V). Les trois conducteurs de phase s'appellent généralement L1, L2 et L3 et sont souvent appelés « phases » dans le langage courant. À proprement parler, ce sont des conducteurs dont les tensions présentent des déphasages différents.

Le courant triphasé n'est pas un type de courant distinct à côté du courant alternatif, mais sa forme triphasée. Un raccordement monophasé utilise un conducteur de phase par rapport au conducteur neutre, un raccordement triphasé utilise les trois conducteurs de phase. La signification pratique en est décrite dans l'entrée Monophasé et triphasé. Deux points sont importants sur le plan technique : avec trois tensions décalées dans le temps, la puissance électrique peut être transmise plus uniformément, et dans les machines, elle se convertit particulièrement bien en mouvement de rotation. C'est de là que vient le nom allemand « Drehstrom » (courant tournant).

Le décalage de 120 degrés a des conséquences concrètes. Dans un système symétrique, la somme des trois tensions est égale à zéro à chaque instant. Si les trois conducteurs de phase sont chargés de manière égale, cela vaut aussi pour les trois courants. Dans ce cas, idéalement, aucun courant ne circule dans le conducteur neutre. De plus, la puissance instantanée totale reste constante dans le temps et ne pulse pas à deux fois la fréquence du réseau comme avec le courant alternatif monophasé. C'est pourquoi, pour une même puissance transmise, le courant triphasé nécessite moins de matériau conducteur que trois circuits monophasés séparés à six conducteurs, et les générateurs, transformateurs et moteurs fonctionnent plus régulièrement.

Puissance dans le système triphasé

Pour une charge symétrique, la formule empirique de la puissance active est : P = racine de 3 × tension entre conducteurs de phase × courant du conducteur × facteur de puissance (cos φ). Un exemple : un raccordement avec 16 ampères par conducteur de phase sous 400 volts fournit, pour cos φ = 1, environ 1,732 × 400 V × 16 A ≈ 11 kilowatts. C'est le même résultat que trois fois 230 V × 16 A. Un seul conducteur de phase avec 16 ampères n'atteint en revanche qu'environ 3,7 kilowatts. Pour les moteurs et autres récepteurs inductifs, le facteur de puissance est inférieur à 1. Il circule alors en plus de la puissance réactive, qui sollicite les lignes sans produire de travail utile.

Distinction avec le courant alternatif, le courant fort et la puissance

Dans le langage courant, le courant triphasé est souvent assimilé au « courant fort » (Starkstrom). C'est inexact. En électrotechnique et dans d'anciens titres de normes, « courant fort » désigne les installations de l'alimentation en énergie, par opposition au « courant faible » des techniques de communication et de signalisation. Une prise monosphasée normale de 230 volts relève elle aussi, en ce sens, de la technique du courant fort. Familièrement, « courant fort » désigne en revanche le plus souvent un raccordement triphasé de 400 volts, par exemple pour des prises CEE, des machines d'atelier, des cuisinières, des chauffe-eau instantanés ou des bornes de recharge. Quiconque veut désigner le type de raccordement devrait parler plus précisément de courant alternatif monophasé et de courant triphasé.

Courant triphasé ne signifie pas non plus automatiquement forte puissance. La puissance réellement utilisable dépend de la tension, de l'intensité, de la protection, de la section des conducteurs, de la capacité en charge continue et des conditions de raccordement. Un raccordement triphasé peut fournir de fortes puissances, car la charge se répartit sur trois conducteurs. S'il est toutefois faiblement protégé, sa puissance reste elle aussi limitée. Le nombre de phases décrit la structure électrique, pas uniquement le niveau de puissance.

De même, le courant triphasé doit être distingué de la consommation d'énergie. Un appareil triphasé peut absorber beaucoup de puissance et pourtant consommer peu d'énergie s'il ne fonctionne que brièvement. La puissance se mesure en kilowatts, l'énergie en kilowattheures. Le réseau doit fournir la puissance à chaque instant donné. Pour les ménages, la facturation se base en revanche le plus souvent sur la quantité d'énergie sur la durée.

Pourquoi les réseaux électriques sont triphasés

Les réseaux électriques publics reposent, historiquement et techniquement, sur le courant triphasé. Les générateurs des centrales, les transformateurs, les lignes de transport et de nombreux consommateurs industriels fonctionnent en triphasé. Dans le générateur, les trois tensions naissent dans trois enroulements décalés spatialement de 120 degrés, devant lesquels passe un champ magnétique tournant. Dans le moteur, le processus s'inverse : les trois courants décalés dans des enroulements décalés spatialement créent un champ magnétique tournant, le champ tournant, et celui-ci entraîne le rotor.

C'est pourquoi les moteurs asynchrones triphasés sont robustes, efficaces et de construction simple. Ils n'ont pas besoin de collecteur mécanique à balais, démarrent d'eux-mêmes et fournissent un couple plus régulier que les moteurs monophasés. Pompes, compresseurs, convoyeurs, machines-outils, ventilateurs et de nombreux entraînements plus importants sont conçus pour un fonctionnement triphasé. Si deux conducteurs de phase sont permutés, le champ tournant s'inverse et, avec lui, le sens de rotation du moteur. C'est pourquoi, pour les prises triphasées et les machines, on veille à respecter le champ tournant à droite.

Le courant triphasé présente aussi des avantages pour le réseau lui-même. Les transformateurs triphasés se contentent de moins de matériau de noyau que trois transformateurs monophasés. De fortes puissances peuvent être transmises sur de longues distances à haute tension. Dans le réseau de distribution, de nombreux consommateurs monophasés peuvent être répartis sur les trois conducteurs de phase de façon que la charge reste le plus uniforme possible. Lorsqu'elle est inégale, on parle de charge déséquilibrée. Elle entraîne un courant dans le conducteur neutre, des pertes supplémentaires, des écarts de tension entre les conducteurs et une sollicitation accrue de certains équipements.

Le courant triphasé au raccordement domestique

En Allemagne, le raccordement domestique est habituellement triphasé. Cela ne signifie pas que chaque prise fournit du courant triphasé. Les prises domestiques normales sont raccordées en monophasé et utilisent un conducteur de phase, le conducteur neutre et le conducteur de protection. Les gros consommateurs, en revanche, sont raccordés en triphasé, par exemple les cuisinières électriques, les chauffe-eau instantanés, les bornes de recharge, les grosses pompes à chaleur ou les machines professionnelles. Dans l'installation domestique, les circuits sont répartis le plus uniformément possible sur L1, L2 et L3.

La règle technique de raccordement VDE-AR-N 4100 limite le déséquilibre dans les installations de clients sur le réseau basse tension. Selon les indications du VDE FNN à ce sujet : les appareils d'une puissance assignée jusqu'à 4,6 kVA peuvent être raccordés en monophasé, les appareils plus puissants en principe uniquement en triphasé. 4,6 kVA correspondent à 20 ampères sous 230 volts. Des conditions supplémentaires s'appliquent aux installations de production monophasées, aux accumulateurs et aux dispositifs de recharge. Par conducteur de phase et par sens du flux d'énergie, la somme ne doit pas dépasser 4,6 kVA, et dans l'ensemble de l'installation du client au maximum 3 × 4,6 kVA = 13,8 kVA. En cas de dépassement, un dispositif de symétrisation est nécessaire. Cette limite doit éviter que de nombreux appareils de même type dans une rue sollicitent le même conducteur de phase. Dans le détail, les conditions techniques de raccordement (TAB) du gestionnaire de réseau concerné s'appliquent en outre.

La différence apparaît particulièrement nettement avec l'électromobilité. Une borne de recharge (Wallbox) peut charger en monophasé ou en triphasé. Avec 16 ampères par conducteur, environ 11 kilowatts sont possibles en triphasé, environ 3,7 kilowatts en monophasé. En raison de la limite de charge déséquilibrée, 4,6 kVA au maximum sont admis en monophasé. Pour la déclaration, l'article 19, alinéa 2, de l'ordonnance sur le raccordement basse tension (Niederspannungsanschlussverordnung, NAV) s'applique en Allemagne : tout dispositif de recharge pour véhicules électriques doit être communiqué au gestionnaire de réseau avant sa mise en service. Si la puissance assignée totale dépasse 12 kVA par installation électrique, l'accord préalable du gestionnaire de réseau est en outre nécessaire, par exemple pour une borne de 22 kW. Celui-ci doit alors se prononcer dans un délai de deux mois. La réalité d'une recharge triphasée dépend en outre du chargeur embarqué du véhicule.

Dans le photovoltaïque aussi, la structure des phases joue un rôle. Un onduleur transforme le courant continu des modules solaires en courant alternatif synchronisé avec le réseau. Les petits appareils jusqu'à 4,6 kVA peuvent injecter en monophasé, les plus grands injectent en triphasé et répartissent la puissance sur les trois conducteurs de phase. Pour que la tension dans le réseau local reste dans les limites admissibles, onduleurs, point de raccordement au réseau et longueurs de lignes doivent être considérés ensemble. Même une installation qui fonctionne correctement peut faire monter la tension dans un réseau faible si de nombreuses installations injectent simultanément.

Malentendus fréquents

Les trois phases dans la maison ne sont pas trois réseaux électriques distincts. Elles appartiennent à un système commun avec un déphasage fixe. L'intensité de la charge d'un conducteur de phase influe, par le conducteur neutre commun et par le transformateur, sur les tensions des autres, en particulier dans le réseau basse tension.

Le terme « phase » est lui aussi employé de façon imprécise. Strictement, il désigne la position temporelle d'une grandeur périodique, dans la vie courante le plus souvent le conducteur de phase lui-même. Ce raccourci est pratique, mais mène facilement à des erreurs lorsqu'il est question de déphasage, de puissance réactive, de sens de rotation ou de charge déséquilibrée.

Un raccordement triphasé ne signifie pas non plus qu'on puisse raccorder sans vérification un nombre quelconque de charges supplémentaires. Les limites sont fixées par la protection du raccordement domestique, la ligne vers le bâtiment, le transformateur de réseau local et les lignes basse tension. Les gestionnaires de réseau ne regardent donc pas seulement l'appareil individuel, mais la simultanéité de nombreux consommateurs dans un tronçon de réseau. Les pompes à chaleur, les dispositifs de recharge et les chauffages directs modifient cette simultanéité, car ils appellent de fortes puissances pendant de longues périodes.

Enfin, le courant triphasé n'est pas une relique des grandes centrales centralisées. Un système électrique comptant de nombreux producteurs décentralisés, accumulateurs à batterie et convertisseurs a lui aussi besoin d'une structure de courant alternatif triphasé définie, tant que les consommateurs, la technique de protection et les réseaux de distribution sont conçus pour elle. Les trois phases sont alors de plus en plus produites par l'électronique de puissance. Les onduleurs suiveurs de réseau se synchronisent ainsi sur la tension, la fréquence et le déphasage du réseau. La tâche passe ainsi des machines tournantes à l'électronique, la structure triphasée de base demeure.

Importance pour l'exploitation du réseau et l'électrification

Le courant triphasé montre que l'alimentation électrique est plus qu'une question de quantités d'énergie. Pour l'exploitation du réseau, ce sont les valeurs instantanées qui comptent : tension, courant, fréquence, déphasage, charge de chaque conducteur et limites thermiques des équipements. Une consommation annuelle en kilowattheures dit peu de chose sur la capacité d'un tronçon de réseau à supporter une borne de recharge ou une pompe à chaleur supplémentaire. Ce qui est décisif, c'est quand et quelle puissance circule sur quel conducteur de phase.

Avec l'électrification de la chaleur, des transports et de l'industrie, ces questions gagnent en importance. Si plusieurs voitures électriques se rechargent simultanément le soir, la charge du transformateur de réseau local augmente. Si de nombreux appareils monophasés sont mal répartis, la charge déséquilibrée s'accroît. Si les installations photovoltaïques injectent fortement à midi et que les pompes à chaleur fonctionnent le soir, le sens et l'ampleur des flux de puissance changent au fil de la journée. Si la commande et la répartition de la charge ne suffisent pas, un renforcement du réseau peut devenir nécessaire.

Sur le plan institutionnel, la notion touche donc aux règles de raccordement, aux obligations de déclaration, aux conditions techniques de raccordement, aux concepts de protection et au comptage. En Allemagne, les obligations de déclaration et d'accord résultent notamment de la NAV, les détails techniques de la VDE-AR-N 4100 et des TAB des gestionnaires de réseau. Les entreprises d'installation électrique doivent dimensionner conducteurs, fusibles et organes de protection en fonction de la charge. Les compteurs modernes enregistrent l'énergie le plus souvent de façon agrégée sur les trois phases, alors que dans le réseau chaque conducteur de phase est physiquement sollicité individuellement. Cette différence entre facturation et physique du réseau explique certains débats sur l'autoconsommation, l'injection et les congestions locales.

Le courant triphasé n'est donc pas simplement un type de raccordement pour appareils puissants, mais la forme de base triphasée du réseau public de courant alternatif. Quiconque parle de raccordements domestiques, de charge déséquilibrée, de bornes de recharge, de pompes à chaleur, d'onduleurs PV ou de développement du réseau évolue dans cette structure. La discussion ne devient précise que si l'on distingue phase, tension, puissance, consommation d'énergie et charge du réseau.

Sources

Netzanschluss – Regelungen für Ladeeinrichtungen in der Niederspannung — Bundesnetzagentur; unbekannt. Abschnitt Regelungen für Ladeeinrichtungen in der Niederspannung
§ 19 NAV – Betrieb von elektrischen Anlagen, Verbrauchsgeräten und Ladeeinrichtungen, Eigenanlagen — buzer.de (Wiedergabe der Niederspannungsanschlussverordnung); unbekannt. § 19 Absatz 2 Sätze 1 bis 4
VDE FNN Hinweis: Anforderungen für den symmetrischen Anschluss und Betrieb nach VDE-AR-N 4100 — VDE Forum Netztechnik/Netzbetrieb (FNN); unbekannt. Abschnitte zum symmetrischen Anschluss, Grenzwerte 4,6 kVA und 13,8 kVA
VDE FNN Hinweis: Errichtung von mehreren Netzanschlüssen am Niederspannungsnetz in einem Gebäude und auf einem Grundstück — VDE FNN (bereitgestellt von AllgäuNetz); 2024-06-24 (Datum laut Dateiname). Abschnitt zu den Netzkenngrößen

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Edited by eCMS on 11.11.2026 19:31