I. Production de l’énergie électrique

L’électricité est produite dans les centrales électriques au moyen d’un turboalternateur à eau ou à vapeur, qui actionne un générateur.

Exemples de centrales électriques :

Les centrales thermiques classiques, les centrales nucléaires, les centrales géothermiques, les centrales hydrauliques, les centrales solaires et éoliennes, etc.

Principe des alternateurs

Le principe des alternateurs est de convertir l’énergie mécanique due au mouvement du rotor (aimant) en énergie électrique dans le stator (bobine) : c’est le phénomène d’induction.

Puissance apparente et puissance moyenne

  • La puissance apparente ($P_a$) est la puissance lue sur un appareil électrique :

    $P_a = U \times I$

    • où $U(V)$ et $I(A)$ sont respectivement la tension efficace aux bornes du dipôle et l’intensité efficace du courant ; $P_a$ s’exprime en $(V.A)$
  • La puissance moyenne est définie par la formule :

    $P_m = k \times P_a = k.U.I$ où $k$ est le facteur de puissance du dipole $(K \le 1)$.

L’unité de la puissance est le watt $(W)$ dans le système international

Énergie électrique

L’énergie électrique ($E$ ou $W$) consommée pendant la durée $t$ a pour expression : $E = P_m \times t$

II. Transport de l’électricité

Principe du transport de l’énergie

Des lieux de production (centrales thermique, hydroélectrique, nucléaire, etc.) aux consommateurs, le courant est transporté à travers des lignes électriques. On distingue les lignes très haute tension (THT), haute tension (HT), moyenne tension (MT) et basse tension (BT).

Pour éviter les nombreuses pertes d’énergie en ligne par effet joule (élévation de température lorsqu’un conducteur est parcouru par un courant), on transporte le courant sous haute tension doublé d’un bon facteur de puissance.

Le transformateur

  • Principe du transformateur :

Un transformateur est un appareil qui permet d’élever ou d’abaisser la valeur efficace d’une tension alternative.

  • Le rapport de transformation m ou r : 

Si $N_1$ est le nombre de spires du primaire et $N_2$ celui du secondaire, la mesure des tensions efficaces au primaire $U_1$ et au secondaire $U_2$ et la mesure des intensités efficaces au primaire $I_1$ et au secondaire $I_2$ alors le rapport de transformation $m$ d’un transformateur est définit par :

$$m = \dfrac{U_2}{U_1} = \dfrac{N_2}{N_1} = \dfrac{I_1}{I_2}$$

Remarque 1 : Signification physique du rapport de transformation

Selon les valeurs de $m$, on peut connaître la nature du transformateur : 

  • si $m > 1$ alors le transformateur est élévateur de tension.
  • si $m < 1$ alors le transformateur est abaisseur de tension.

Remarque 2 : Condition d’utilisation du transformateur

Le transformateur n’agit pas sur les tensions continues ; il ne fonctionne que sous régime sinusoïdal.