Exercices: Pertes par effet Joule et haute tension
Une ligne électrique de résistance $R=5\ \Omega$ est parcourue par un courant d'intensité $I=20\ \text{A}$. a) Calculer la puissance perdue par effet Joule avec…
Une ligne électrique de résistance $R=5\ \Omega$ est parcourue par un courant d'intensité $I=20\ \text{A}$.
- a) Calculer la puissance perdue par effet Joule avec $P_J=RI^2$.
- b) Calculer l'énergie perdue en $\text{kWh}$ en $10$ heures.
Une centrale fournit une puissance $P=2\ \text{MW}$ sous une tension $U=20\ \text{kV}$, avec $P=UI$. a) Calculer l'intensité $I$ du courant. b) Calculer l'intensité si…
Une centrale fournit une puissance $P=2\ \text{MW}$ sous une tension $U=20\ \text{kV}$, avec $P=UI$.
- a) Calculer l'intensité $I$ du courant.
- b) Calculer l'intensité si la tension est portée à $400\ \text{kV}$ pour la même puissance.
- c) Comparer les deux intensités.
Une ligne transporte $100\ \text{MW}$ et perd $4\ \text{MW}$ par effet Joule. a) Calculer le pourcentage de pertes. b) Calculer la puissance effectivement livrée aux…
Une ligne transporte $100\ \text{MW}$ et perd $4\ \text{MW}$ par effet Joule.
- a) Calculer le pourcentage de pertes.
- b) Calculer la puissance effectivement livrée aux consommateurs.
Une ligne de résistance $R=8\ \Omega$ transporte une puissance $P=10\ \text{MW}$. a) Calculer l'intensité et les pertes Joule si la tension est $U=50\ \text{kV}$. b)…
Une ligne de résistance $R=8\ \Omega$ transporte une puissance $P=10\ \text{MW}$.
- a) Calculer l'intensité et les pertes Joule si la tension est $U=50\ \text{kV}$.
- b) Même question pour $U=400\ \text{kV}$.
- c) Calculer le rapport entre les pertes dans les deux cas et le relier au rapport des tensions.
Une ligne de $200\ \text{km}$ est constituée d'un câble de résistance linéique $0{,}03\ \Omega\cdot\text{km}^{-1}$. Elle transporte $50\ \text{MW}$ sous…
Une ligne de $200\ \text{km}$ est constituée d'un câble de résistance linéique $0{,}03\ \Omega\cdot\text{km}^{-1}$. Elle transporte $50\ \text{MW}$ sous $225\ \text{kV}$.
- a) Calculer la résistance de la ligne.
- b) Calculer l'intensité du courant.
- c) Calculer les pertes Joule en MW puis en pourcentage de la puissance transportée.
- d) Calculer le coût de ces pertes sur une journée si l'énergie vaut $60\ €$ par $\text{MWh}$.
Un transformateur élève la tension de $20\ \text{kV}$ à $400\ \text{kV}$ ; on le suppose idéal (puissance conservée). a) Calculer le rapport de transformation. b) Pour…
Un transformateur élève la tension de $20\ \text{kV}$ à $400\ \text{kV}$ ; on le suppose idéal (puissance conservée).
- a) Calculer le rapport de transformation.
- b) Pour un courant de $500\ \text{A}$ au primaire, calculer le courant au secondaire.
- c) Expliquer pourquoi le transport se fait en courant alternatif avec des transformateurs.
Une ligne de résistance $R$ transporte une puissance $P$ sous une tension $U$. a) Montrer que les pertes Joule valent $P_J=\dfrac{RP^2}{U^2}$. b) Montrer que le…
Une ligne de résistance $R$ transporte une puissance $P$ sous une tension $U$.
- a) Montrer que les pertes Joule valent $P_J=\dfrac{RP^2}{U^2}$.
- b) Montrer que le pourcentage de pertes est proportionnel à $P$ et inversement proportionnel à $U^2$.
- c) Avec $R=10\ \Omega$ et $P=100\ \text{MW}$, calculer la tension minimale pour que les pertes ne dépassent pas $2\ \%$.
Une ligne de résistance $R=6\ \Omega$ doit transporter $P=80\ \text{MW}$. On choisit une tension $U$ et on note $c(U)$ le coût annuel total, somme du coût des pertes et…
Une ligne de résistance $R=6\ \Omega$ doit transporter $P=80\ \text{MW}$. On choisit une tension $U$ et on note $c(U)$ le coût annuel total, somme du coût des pertes et d'un coût d'isolation proportionnel à $U$.
Pertes : $P_J=\dfrac{RP^2}{U^2}$. Le coût des pertes est $k_1P_J$ avec $k_1=0{,}5\ \text{M€ par MW}$ de pertes, et le coût d'isolation est $k_2U$ avec $k_2=0{,}002\ \text{M€ par kV}$.
- a) Exprimer $c(U)$ en fonction de $U$ en kV.
- b) Étudier les variations de $c$ sur $]0\,;+\infty[$.
- c) Déterminer la tension qui minimise le coût et calculer ce coût.
- d) Commenter le résultat vis-à-vis des tensions utilisées en France (225 kV et 400 kV).
Pour un réseau, on compare une ligne à courant alternatif (CA) et une ligne à courant continu haute tension (HVDC) de même puissance $1\,000\ \text{MW}$ sur…
Pour un réseau, on compare une ligne à courant alternatif (CA) et une ligne à courant continu haute tension (HVDC) de même puissance $1\,000\ \text{MW}$ sur $600\ \text{km}$. Les pertes sont de $7\ \%$ en CA et de $3\ \%$ en HVDC. L'énergie perdue est valorisée à $70\ €$ par $\text{MWh}$ et la ligne fonctionne $8\,000$ heures par an.
- a) Calculer l'énergie perdue annuellement dans chaque cas en $\text{GWh}$.
- b) Calculer l'économie annuelle réalisée avec la HVDC.
- c) La HVDC coûte $150\ \text{M€}$ de plus à l'installation. Calculer la durée d'amortissement.
- d) Citer une limite du choix de la HVDC.