1 A Production Transport de l’énergie 1 – Production de l’énergie Électrique 2 – Transport de l’énergie 3 – Transformation de l’onde électrique

2 A - Production de l’électricité

3 Production de l’énergie Energies Primaires : –Thermique (Uranium, Charbon, Gaz) Chaleur –Hydraulique ( Barrage: E potentielle = mgh) –Eolienne Solaire, Chimique Energie mécanique (Alternateur) Energie mécanique (Alternateur) Energie électrique (Convertisseurs statiques) Energie électrique (Convertisseurs statiques) ENERGIE ELECTRIQUE

4 Production de l’énergie Alternateur : Machine électrique entraînée Turbine Haute vitesse (Turbo alternateurs) (vapeur d’eau  centrales thermiques & nucléaires) Turbine Basse vitesse (eau  barrages) Rendement de la conversion

5 Alternateur : Machine Électrique Une machine électrique est réversible : Energie électrique  Energie mécanique Vitesse N (tr/mn) Couple C (Nm) W élec Wméca Moteur W élec Wméca Générateur P < 0 P > 0 P < 0

6 Alternateur de centrale Rendement des alternateurs

7 Vocabulaire Le terme « machine » permet d’éviter les abus de langage du type : « le moteur synchrone fonctionne en génératrice » Constitution N S Encoche

8 Un aimant tournant à une vitesse w devant une bobine produit une tension alternative e aux bornes de la bobine car :  Ф proportionnel à B ( induction magnétique )  B varie (car l’aimant tourne)  e=-dФ/dt = V max sin(  t) Si on place 3 bobines disposées à 120°, on obtient 3 tensions sinusoïdales déphasées (120°) Les alternateurs sont conçus de façon à obtenir 3 V sinus de même amplitude Génération des tensions triphasées e e1e1 e2e2 e3e3 V1

9 Génération des tensions triphasées

10 Génération des tensions triphasées

mars 0611 Génération des tensions triphasées La tension de la corde représente la tension aux bornes du bobinage

12 Abaque triphasé V1V1 V2V2 V3V3 U 13 U 32 U 21 V1V1 V2V2 V3V3

13 Les alternateurs entraînés par des turbines hydrauliques (environ 1300 machines) Ils sont composés de machines de très basse chute, de machines basses chutes et faibles vitesses (de 100 à 600 tr/mn), de machines de chutes moyennes (de 200 à 1000 tr/ mn), de machines de chutes importantes (de vitesse 400 à 1800 tr/mn), de machines de pompage. Les alternateurs du parc thermique classique à flamme (environ 43 machines) - les machines du palier 250 MW, - les machines du palier 600 MW, - les machines du palier 700 MW, Leur vitesse est de 3000 tr/mn, tension de sortie 20 KV. Les alternateurs des centrales nucléaires (environ 50 machines) - les 20 machines des paliers CP0, CP1 de 970 MW, vitesse 1500 tr/mn, tension de sortie de 24 kV, - les 8 machines du palier CP2 de 1090 MW, vitesse 1500 tr/mn, tension de sortie de 24 KV, - les 20 machines des paliers P4, P'4 de 1485 MW, vitesse 1500 tr/mn, tension de sortie de 20 KV, - les 2 machines du palier N4 de 1539 MW, vitesse 1500 tr/mn, tension de sortie de 20 KV, Les alternateurs entraînés par turbines à gaz Les puissances de ces machines s'échelonnent de 5 à 216 MW (Gennevilliers, 216 MW, tension de sortie 16 KV). Combien d'alternateurs dans le parc de d'EDF?

14 B – Transport de l’électricité Géré par RTE (actuellement indépendant d’EdF)

mars 0615 En sortie de la centrale EDF Tension de l’alternateur (HT) : V = 2kV à 27kV Transport THT = 450kV – pourquoi ? Lors du transport : perte = R ligne I 2 (12 TWh /an (Terawatt-heure !!) )  Pour la même puissance P transportée on intérêt à avoir I petit ! Si on veut diminuer I il faut augmenter V Déphasé ? –Le réseau consomme P (ce que fournit et facture EDF) –EDF transporte un courant efficace I –or P = 3VI cos(Ф ), suivant la valeur de cos(Ф) EDF fournit + ou – de I  + ou - de perte –EDF impose : 0,9 < cos(Ф) <1 pour minimiser ses pertes  Q C = -Q L

mars 0616 Transport en courant alternatif Transporter en tri plutôt qu’en mono ? Si le système est équilibré : pas de fil de neutre = moins de Cuivre Transporter en THT (minimiser les pertes) et utiliser en BT (sécurité)  Transformateur Transformateurs abaisseurs HT THT BT Transformateur élévateur

17 Transport en courant continu Interconnexion de réseaux de fréquences différentes Liaison longue distance Liaison souterraine Réseau 1 Poste de conversion Réseau 2 Convertisseurs statiques réglables et réversibles DC - AC DC AC

18 Réseau Maillé Afin d’assurer la stabilité & la fourniture le réseau est maillé Réseau THT 450kV Réseau de la Bretagne

19 Distribution en monophasé On crée un neutre avec le transformateur abaisseur En récupérant une Phase et le neutre  Monophasé

20 C – Transformation de la forme de l’énergie électrique Convertisseurs statiques

21 Convertisseurs statiques DC-DC Hacheur (Source photovoltaïque) AC – DC Redresseur non commandé (à diodes) Redresseur commandé (à interrupteurs) DC –AC Onduleur AC – AC Cycloconvertisseurs

22 Convertisseurs statiques DC-DC Hacheur (Source photovoltaïque) AC – DC Redresseur non commandé (à diodes) Redresseur commandé (à interrupteurs) DC –AC Onduleur AC – AC Cycloconvertisseurs

23 Convertisseurs statiques Redresseurs triphasés Redresseur non commandé (à diodes)

24 Convertisseurs statiques Redresseur commandé