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Sources d’énergies : Une source d’énergie primaire est une forme d’énergie disponible dans la nature avant toute transformation et contenue dans l’uranium, l’eau, le charbon, le pétrole, le vent, le soleil. Cette énergie peut être renouvelable si sa source est inépuisable à l’échelle des civilisations humaines. N’étant pas utilisable directement, une énergie primaire doit être transformée en une source d’énergie secondaire : l’énergie électrique, pouvant être : transportée, directement utilisable et parfois même stockée.

Caractéristique de la tension alternative distribuée au particulier : L’EDF fournit au particulier une tension et un courant alternatifs sinusoïdaux de valeur efficace 230V, et de fréquence 50Hz,

Monophasée pour les particuliers consommateurs de faibles puissances (10 KW). Cette tension est distribuée par deux conducteurs L1 et L2, une phase et un neutre, sous la forme

u(t) = Um.sint. Le courant i(t) = Im.sin(t-), avec =2..f est déphasé de par rapport à u(t) en raison d’utilisation dans votre habitation de matériel contenant des inductances qui déphasent le courant par rapport à la tension.

La puissance instantanée délivrée est : p(t) = Ueff.Ieff.cos. Pour calculer l’énergie :

Triphasée pour les machines industrielles (machines-outils, pompes, etc…). Distribué par trois conducteurs de phase notés L1 à L3, le quatrième étant un conducteur de neutre. Chaque tension simple est déphasée de 2π/3 (120°) par rapport à la précédente. On distingue les tensions simples mesurées entre le neutre et chacune des phases d’une valeur de 230V et

les tensions composées mesurées entre 2 phases Ucmax = Usmax. 3

L1 U21 U13 L2 U32 L3

N V1N V2N V3N

St Jo Avignon

ALIMENTER UN SYSTEME PAR

UNE TENSION ALTERNATIVE

FICHE DE

SYNTHESE

V Chassilian SSI

SCIENCES DE

L’INGENIEUR

Réseau

d’utilisation

de l’énergie

électrique

L1

L2

i(t)

u(t)

U21 = U32 = U13 = U = tension entre 2 phases. Ces tensions sont appelées TENSION COMPOSE

V1N = V2N = V3N = V = tension entre une phase et le neutre. Ces tensions sont appelées TENSION SIMPLE

U = V 3 V = U / 3

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Remarque : Le neutre est la référence de potentiel ou de tension pour les phases produites (il n'y a qu'un seul neutre commun à toutes les phases). Il constitue une sorte de référence "zéro volt" du générateur.

Les différents moyens de production de l’énergie alternative : Les centrales thermiques :

L'objectif est de faire chauffer de l'eau afin d'obtenir de la vapeur. La pression de la vapeur permet de faire tourner à grande vitesse une turbine, laquelle entraîne un alternateur qui produit de l'électricité. Dans les centrales nucléaires, c’est l'uranium, métal relativement abondant dans l’écorce terrestre qui constitue le "combustible nucléaire". Dans les centrales thermiques classiques le combustible est le charbon, le pétrole ou le gaz. Le principe de transformation reste globalement le même que celui d’une centrale nucléaire.

Les éoliennes :

Sous l’effet du vent, le rotor tourne. Dans la nacelle, l’arbre principal entraîne un alternateur qui produit l’électricité. La quantité d’énergie fournie dépend de la vitesse des pâles et de leur longueur.

La puissance d’une éolienne classique est de 1 à 1,5 MW, mais les éoliennes de la nouvelle génération atteignent 2 à 3 MW et des modèles de 5 MW sont d’ores et déjà testés par les constructeurs !

Les gisements les plus importants se situent en bord de mer méditerranée et au nord de la Bretagne.

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Les centrales hydrauliques : Une centrale hydraulique produit de l'électricité grâce à une chute d'eau entre deux niveaux de hauteurs différentes, cette circulation d’eau met en mouvement une turbine reliée à un alternateur. Outre l’intérêt écologique, qui va permettre grâce aux barrages de réguler les niveaux d’eaux des rivières, les centrales hydrauliques, par leur flexibilité de fonctionnement, seront utilisées en cas de dépassement de la consommation moyenne : elles représentent un complément des énergies thermiques.

Transporter et utiliser l’énergie électrique alternative : Transport sous très haute tension, pourquoi ?

Le transport de l'énergie électrique s'accompagne de pertes d'énergie et essentiellement des pertes par effet Joule (Pj= R.i²). Il faut donc avoir une intensité de courant la plus faible possible dans les lignes. Sachant que la puissance transmise par la ligne est p = u.i , il faut donc une forte valeur de tension u qui entraînera une faible valeur de l'intensité i.

Transport en triphasé, pourquoi ? Les alternateurs (machines synchrones) triphasés qui produisent l'énergie électrique ont un meilleur rendement et un meilleur rapport poids/puissance qu'un alternateur monophasé de même puissance. L’électricité en France est donc essentiellement produite en triphasé. Si on transporte un même courant sur 3 fils le déphasage entre chaque phase est tel que, pour un dispositif équilibré, la somme des trois courants est supposée nulle, on économise donc sur les effets joule (un câble supplémentaire traversé par un courant impliquerait des pertes supplémentaires). Remarque : le neutre n'est pas transporté, il est «recrée» au niveau du dernier transfo.

Schéma général du transport de l’énergie électrique alternative en France :

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Description des transformations réalisées : La tension en sortie d'un alternateur de centrale est de l'ordre de 20kV (HTA). Un transformateur éleveur de tension branché directement en sortie de l'alternateur produira une tension de 400kV (THT). L'électricité peut maintenant être transportée sur de grandes distances (lignes aériennes THT 400kV). Les lignes THT alimentent des postes de répartition où la tension est abaissée à 225 kV (HTB) pour alimenter le réseau régional de distribution. A partir d’un poste de distribution, la tension HTB est ensuite abaissée en une tension de type HTA afin d’être acheminée jusqu’aux postes de transformation par le réseau de distribution (Quartiers, villages, entreprises…) : 20kV ou 15kV. En fin de parcours, elle est abaissée par le poste de transformation en une tension de type BT pour être ensuite livrée aux centres de consommation domestiques : 400V.

Adaptation du signal par le transformateur Il n’y a aucun contact électrique entre le circuit primaire et le circuit secondaire on dit alors que c’est une isolation galvanique.

- Augmentation de tension : Tension en sortie > Tension en entrée. Donc : Nombre de spires au primaire < Nombres de spires du secondaire - Abaissement de tension : Tension en sortie < Tension en entrée. Donc : Nombre de spires au primaire > Nombres de spires du secondaire - Isolation galvanique simple : Tension en sortie = Tension en entrée. Le nombre de spires au secondaire est égal au nombre de spires du primaire. Ces transformateurs sont utilisés pour isoler galvaniquement deux circuits qui utilisent la même tension (transformateur de sécurité). - Un cas particulier : l'autotranformateur L'autotransformateur permet de régler le rapport de transformation mais il ne permet pas de réaliser une isolation galvanique.