Ce chapitre porte sur la production et le transport de l’énergie, du schéma d’implantation national à l’installation dans la maison. Les notions d’effet Joule et de valeur efficace sont également abordées.
3Transporter l’énergie
sous forme électrique
1La distribution
- Enedis, le principal opérateur du réseau de distribution électrique en France, produit l’énergie sous forme électrique à partir de centrales nucléaires, thermiques, hydrauliques, solaires, éoliennes et géothermiques.
- Le réseau national transporte de la très haute tension (400 kV et 225 kV).
- Le réseau de distribution et de répartition régionale transporte de la haute tension (90 et 63 kV) et de la moyenne tension (20 kV), destinée aux grands consommateurs industriels et aux grands secteurs publics.
- Au niveau domestique, le réseau de consommation distribue de la basse tension (400 V et 230 V). L’installation électrique d’un logement répond à des normes électriques qui permettent de protéger les personnes et le matériel.
2Le transport sous haute tension
Le transport de l’électricité se faisant sur de longues distances, la résistance des câbles est primordiale. Les pertes par effet Joule sont importantes. On les calcule avec la formule suivante : PJ = R × I² avec R : la résistance en ohm (Ω), I : l’intensité du courant en ampère (A) et PJ : la puissance dissipée par effet Joule en watt (W).
Mot-clé
Effet Joule : manifestation thermique de la résistance électrique qui se produit lors du passage d’un courant électrique dans tout matériau conducteur.
Exemple :
Un câble d’une longueur de 20 km a une résistance électrique de 0,1 Ω par km. Il est parcouru par un courant d’intensité 48 000 A. La puissance dissipée par effet Joule est de 4,608 GW. Pour diminuer cette perte de puissance par effet Joule, on peut :
- –soit diminuer la résistance des câbles, en jouant sur la nature du matériau, la longueur et la section ;
- –soit diminuer l’intensité du courant distribué.
Comme P = U × I, cela signifie qu’à puissance égale, si l’intensité I diminue, alors la tension U augmente. C’est pourquoi on transporte l’énergie électrique sous haute, voire très haute tension, ce qui permet de l’acheminer sur de longues distances, en minimisant les pertes. Pour arriver à ce résultat, on utilise des transformateurs de tension.
3Le transformateur
ALe fonctionnement d’un transformateur
- Le rôle d’un transformateur est d’élever ou d’abaisser une tension sinusoïdale.
- Un transformateur électrique est constitué d’un circuit magnétique et de deux bobines : l’enroulement primaire et l’enroulement secondaire.
- L’enroulement primaire est alimenté sous une tension sinusoïdale de fréquence f et de valeur efficace U1. Aux bornes de l’enroulement secondaire, la tension sinusoïdale obtenue est de même fréquence f et de valeur efficace U2.
Schéma et symbole d’un transformateur
BLe rapport de transformation
- Le rapport de transformation, noté m, se définit comme le nombre de spires (tours) de l’enroulement secondaire N2 divisé par le nombre de spires de l’enroulement primaire N1 : m = .
À savoir
Pour un transformateur à vide (I2 = 0), on a également : m = , et pour un transformateur en charge (I2 ≠ 0) :
m = =.
- Connaître la valeur de m permet de savoir à quelle catégorie appartient un transformateur :
-
- –si m < 1, alors U2 < U1 : le transformateur est abaisseur de tension ;
- –si m > 1, alors U2 > U1 : le transformateur est élévateur de tension ;
- –si m = 1, alors U2 = U1 : le transformateur est dit « d’isolement ».
