Génie Electrique Réseaux Electriques Fondamentaux et Concepts de base

Cet ouvrage, aussi modeste qu’il soit parmi les nombreux ouvrages disponibles sur le marché de la littérature scientifique, se veut être avant tout, le témoignage d’un long processus de maturation et le fruit d’une expérience dédiée au domaine de l’enseignement et de la formation dans les réseaux électriques. Quoique dans la littérature scientifique, un grand nombre de textes et d’ouvrages directement ou indirectement liés au domaine des réseaux électriques existe, il y a toujours un besoin de nouveau livre en fonction des conjonctures et de l’environnement auquel il est destiné d’une part, et d’une certaine actualisation des connaissances d’autre part. Donc l’idée d’un tel ouvrage n’est pas fortuite, car il faut dire que dans notre environnement immédiat, il a été constaté un manque flagrant de documentation spécifique de base lié au domaine des réseaux électriques. De plus, même si une certaine documentation de ce type pourrait être disponible dans certaines bibliothèques ou universités, elle n’est pas disponible sur le marché algérien, principalement dans la langue d’enseignement (langue française). En tant qu’enseignants dans le domaine des réseaux électriques depuis de nombreuses années, et face aux multiples demandes de nos étudiants ou postgraduants, de ne pas pouvoir disposer d’ouvrages de ce type dans leur bibliothèque par rapport à leurs besoins largement ressentis, nous n’avions le choix que de penser sérieusement à faire une action dans ce sens. Aussi, disposer d’un manuel de cours, répondant, même en partie à des programmes destinés à des étudiants en graduation, postgraduation ou même ingénieurs a été un souci et une lacune qu’un tel ouvrage viendrait sûrement combler. En éditant un tel manuscrit, nous avons la conviction que cela ne pourrait que rendre service à de très nombreux étudiants, autres enseignants et formateurs, ainsi qu’à des chercheurs en quête de documentation de base organisée et comportant les éléments fondamentaux du domaine des réseaux électriques. Il nous a fallu décider, après quelques hésitations, de capitaliser nos expériences et organiser toutes les informations utiles et nécessaires pour faire de cet ouvrage un document de base spécialisé mais aussi général que possible, avec une certaine touche pédagogique, incluant des exemples et des projets de travaux pratiques. Ce livre se base sur les fondements de base dont a besoin l’étudiant et l’ingénieur en réseaux électriques et même en électrotechnique, en commençant par une description générale des systèmes électriques de puissance, puis une présentation des notions théoriques fondamentales, ensuite des aspects de modélisation de base d’un certain nombre de composants essentiels, ainsi que présenter l’analyse de base des problèmes les plus importants pour le fonctionnement des réseaux électriques. Nous avons même inclus des chapitres concernant les notions de protection et de compensation. Nous considérons que le contenu s’adapte bien à la plupart des profils de formation auquel nous sommes confrontés et que nous avons identifié dans la plupart des universités algériennes qui enseignent ces programmes, tout en s’adaptant avec ce qui est enseigné universellement. Par conséquent, ce livre a été rédigé pour relever ce défi et son emphase a lieu sur la structure des concepts plutôt que la rigueur, bien que des détails mathématiques soient présents aussi. Cependant, les matières sont traitées de façon à ce que le lecteur n’ait pas toujours besoin de la connaissance de tous les chapitres précédents pour les comprendre. En outre, certaines sources dans lesquelles nous avons puisé sont données en références pour que le lecteur s’il le souhaite puisse fouiller et trouver d’autres éléments d’informations particulières. Le livre contient un grand nombre d'exemples, et à la fin de plusieurs chapitres, nous avons mis toute une série d’exercices, dont certains avec solutions, pour permettre au lecteur de tester sa compréhension de la matière présentée. Il est clair que nous avons essayé de toucher un large lectorat de génie électrique, et le contenu de cet ouvrage, pourrait toujours s’améliorer dans des éditions futures, en fonction des réactions et des échos qui nous parviendront. Comme il sera suivi, nous l’espérons, d’autres ouvrages en préparation et qui viendront compléter les multiples autres aspects des réseaux électriques. Le livre se compose de 13 chapitres. Le chapitre 1 présente l'aspect historique et les généralités des systèmes de puissance qui constituent les réseaux électriques. Le chapitre 2 passe en revue les concepts de base de la notion de puissance, de transit, et des circuits triphasés équilibrés. Les composantes symétriques indispensables pour traiter le cas de non symétrie des circuits triphasés sont présentés en chapitre 3. Le chapitre 4 porte sur la modélisation des lignes et le calcul de leurs paramètres, alors que le chapitre 5 est consacré aux transformateurs de puissance (transformateur idéal, schémas équivalents, etc.) ainsi que l’aspect de valeurs réduites très utilisés pour harmoniser les calculs et toute analyse dans des systèmes de puissance où les bases de variables sont multiples (par exemple, transformateurs et lignes à différents niveaux de tension). Le chapitre 6 présente le type de formulation mathématique dans l'analyse d'un réseau électrique, i.e. une écriture matricielle de ses équations et se consacre ainsi au cas de formation des matrices impédance et admittance en passant par les notions de graphe (théorie des graphes) ou en adoptant des méthodes directes. Le chapitre 7 suivant s’intéresse au calcul de l’écoulement de puissance ou de charge et développe avec détails cet important aspect dans l’analyse des réseaux électriques. Ensuite la machine synchrone est passée en revue à travers le chapitre 8, en commençant par le phénomène de conversion électromécanique, les transformations puis le principe de fonctionnement et la modélisation. La régulation de vitesse et de tension est l’objet du chapitre 9 ainsi que l’excitation des alternateurs. Le chapitre 10 se consacre à l’analyse de la stabilité transitoire, principalement en se basant sur la méthode d’intégration numérique en passant en revue toute la modélisation correspondante. Le chapitre 11 s’intéresse ensuite à la modélisation des défauts, et tous les défauts (court-circuit ou ouverture de phases) sont concernés en les traitants par un calcul classique puis matriciel. La protection ainsi que les différents dispositifs y afférents pour la détection et l’élimination des défauts sont présentés au chapitre 12 alors que le dernier chapitre (chapitre 13) décrit le principe et les différents dispositifs de compensation de puissance réactive dans les réseaux électriques. Finalement, en dédiant ce livre à tous les étudiants, ingénieurs, chercheurs et lecteurs intéressés par les matières présentées, nous espérons qu’ils y trouvent un support utile et un outil de travail intéressant, comme nous apprécierons fortement leurs réactions, critiques et conseils.