Au terme de ce cours, l’étudiant aura acquis des notions simples en électricité industrielle afin de pouvoir analyser et choisir correctement les machines électriques utilisées dans les entreprises.

À la fin de cours, l'étudiant sera en mesure :

• d'appliquer des méthodes d'analyse de circuits électriques et électroniques simples afin de pouvoir en évaluer la fonction et les performances;
• de faire la sélection, dans un processus de conception d’un système d’entraînement, d'un moteur électrique en fonction des requis de l’application et des caractéristiques des machines tournantes disponibles;
• d'identifier les composantes d'un dispositif de commande et de contrôle industriel nécessaire au bon fonctionnement d'un système d'entraînement électrique afin de pouvoir les intégrer à un design électromécanique performant.

Éléments de circuits électriques et électroniques de puissance : résistance, condensateur, inductance, diode, transistor et thyristor. Analyse de circuits à courant continu et à courant alternatif : lois d'Ohm et de Kirchhoff, méthode des boucles et des noeuds, théorème de Thévenin. Analyse de circuits triphasés : montages en étoile et en triangle, tension de ligne et de phase. Analyse des moteurs électriques : moteurs DC (avec et sans balais), AC asynchones (monophasés et triphasés) et moteurs pas à pas. Rendements des machines électriques : puissance active, réactive et apparente, facteur de puissance. Commande industrielle des moteurs : procédés de démarrage et de freinage, redressement de signaux AC et ondulateurs, réglage de leur vitesse de rotation et de leur position angulaire.

Séances de laboratoire portant sur l'analyse de circuits et de moteurs électriques.

• Appliquer différentes techniques de façon à analyser des circuits électriques de base (résistances, condensateurs et inductances) en courant continu ou alternatif, monophasé ou triphasé.
• Être en mesure d'utiliser certains appareils de mesures électriques.
• Comprendre le fonctionnement des machines électriques industrielles (moteurs) dans le but d'en déduire les performances. Utiliser cette connaissance pour déterminer le type de machine qui convient le mieux à une application industrielle donnée.
• Assimiler des notions de base en contrôle de machines tournantes (démarrage, régulation de vitesse, etc.).

• Exposés magistraux complétés par la résolution d'exercices et des exemples d'applications industrielles.
• Travaux pratiques en laboratoire de façon à mettre en œuvre les notions théoriques et les techniques d'analyse exposées en classe.
• Travaux dirigés constitués d'une série d'exercices solutionnés de façon à parfaire les habiletés de l'étudiant en résolution de problèmes.

Les activités du cours sont dispensées selon le calendrier disponible sur le site du cours (Moodle). Les exposés magistraux couvrent les domaines suivants :

1. Introduction: Notions de tension et de courant; conducteur, semi­conducteur et isolant; résistance, inductance, condensateur, diode et transitor;
2. Analyse de circuits électriques en courant continu : loi des mailles, loi des nœuds, équivalent de Thévenin, transformation triangle - étoile;
3. Analyse de circuits électriques en courant alternatif monophasé : impédances complexes, circuit de redressement simple et double alternance;
4. Puissance active, réactive et apparente, correction du facteur de puissance;
5. Analyse de circuits électriques triphasés équilibrés : tension de phase et de ligne, montage en triangle et en étoile;
6. Magnétisme, électromagnétisme et circuits magnétiques;
7. Moteurs DC et moteurs universels : principes de fonctionnement, circuit équivalent des différentes configurations, analyse des performances, démarrage, freinage et contrôle en vitesse;
8. Moteurs asynchrones (triphasés et monophasés) : principes de fonctionnement, circuit équivalent, analyse des performances, démarrage et variateurs de vitesse;
9. Moteurs pas à pas et moteurs DC sans balai : principes de fonctionnement, circuit d'entraînement, analyse des performances, contrôle en vitesse et en position;
10. Machines synchrones : principes de fonctionnement, circuit équivalent, analyse des performances, compensateur synchrone, démarrage.

Calculatrice TI

Tout retard dans la remise des travaux devra être justifié auprès du professeur. Suite à l'évaluation des éléments justificatifs fournis, des pénalités pourraient être appliquées.

• Wildi, T. et Sybille, G., "Électrotechnique", Les presses de l'université Laval, 4e édition, 2005.

• Alexander, C. et Sadiku, M., Fundamentals of Electric Circuits, McGraw­Hill, 7e édition, 2021.
• Bouchard, R.P. et Olivier, G., Électrotechnique, Presses internationales Polytechnique, 2e édition, 1999.
• Bouchard, R.P. et Olivier, G., Circuits et machines électriques, Presses internationales Polytechnique, 1995.
• Chapman, S.J., Electric Machinery Fundamentals, McGraw­Hill, 5e édition, 2012.
• Dorf, R.C. et Svoboda, J.A., Introduction to Electric Circuits, John Wiley & Sons, 9e édition, 2013.
• El­-Hawary, M.E., Principles of Electric Machines with power Electronic Applications, John Wiley & Sons, 2e édition, 2002.
• Fitzgerald, A.E., Kingsley, C. et Umans, S., Electric Machinery, McGraw­Hill, 7e édition, 2014.
• Hambley, A.R., Electrical Engineering: Principles and Applications, Pearson Education, 6e édition,2014.
• Irwin, J.D. et Nelms, R.M., Basic Engineering Circuit Analysis, John Wiley & Sons, 11e édition, 2015.
• Rizzoni, G. et Kearns, J., Principles and Applications of Electrical Engineering, McGraw­Hill, 7e édition, 2022.
• Sen, P.C., Principles of Electric Machines and Power Electronics, John Wiley & Sons, 3e édition,2013.
• Yeadon, W.H. et Yeadon, A.W., Handbook of Small Electric Motors, McGraw­Hill, 2001.

https://ena.etsmtl.ca/