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Optimisation du transport d’électricité

Posté par
Lilooo
14-02-21 à 16:32

Bonjour j'ai besoin d'aide avec cet exercice en enseignement scientifique s'il vous plaît  :

Dans ce schéma on numérote dans l'ordre :
1)éolienne
2)centrale nucléaire
3)Usines
4)villes

Dans un transformateur , on donne la relation :
UA/UB = UB/UA

1)Identifier les sources et les cibles dans ce réseau.

Les sources sont les éoliennes et les centres
nucléaires. Les cibles les villes et usines

2)Modéliser ce réseau sous forme d'un graphe orienté
Je fais ceci ? (J'ai oublié de rajouter mais au bout de i1 et i2 j'ai écrit éolienne et centrale nucléaire, et à i3 et i4, villes et usines):

Est-ce qu'il manque des informations ?


3)Que représentent les carrés A et B ?

Ce sont des transformateurs ? (ou bien des postes élévateurs ?)Le transformateur A est élévateur et le B abaisseur ?

4)Sous quelle valeur de tension l'électricité est-elle transportée ?

Je ne comprend pas la question, en Volt ? Ligne à haute tension ?

5)Quel est l'intérêt d'employer ce type de tension pour le transport ?

Au cours du transport, une partie de l'énergie électrique, dissipée dans l'environnement par effet Joule, ne parvient pas à l'utilisateur.
L'utilisation de la haute tension dans les lignes électriques limite les pertes par effet Joule, à puissance transportée fixée.

6) Déterminer les valeurs des intensités i3 et i4 ?
i1+i2=i3+i4
Mais je ne sais pas quoi faire

7)On considère les pertes de puissance par effet joule négligeables dans la partie haute-tension du réseau. Exprimer P, les pertes dans l'ensemble du réseau en fonction des résistances R1, R2, R3, R4 et des différentes intensités.

8)Quelle puissance totale dolvent délivrer les sources pour alimenter les usines et les villes?

9)En déduire la valeur de l'intensité totale arrivant au carré A.

10)Calculer l'intensité i circulant entre les carrés A et B

Je pense avoir faux aux questions
Merci d'avance

Optimisation du transport d’électricité

Optimisation du transport d’électricité

Optimisation du transport d’électricité

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 17:47

S'il vous plaît ?

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 18:50

Personne ?

Posté par
vanoise
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 18:58

Bonjour

Citation :
UA/UB = UB/UA

Cette relation n'a aucun sens. Il ne s'agirait pas plutôt de :
UA/UB=IB/IA ??

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 19:01

Oui pardon  ! Et merci pour votre réponse

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 19:04

Est-ce que vous pouvez m'aider ?

Posté par
vanoise
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 19:17

Ce problème est à faire hurler un spécialiste d'électrotechnique. Il demande d'utiliser les lois du courant continu alors qu'il s'agit ici de courant alternatif sinusoïdal. Enfin bon : on peut quand même s'en sortir en imaginant que l'usine et la ville n'utilisent que des appareils électriques assimilables à des résistances, ce qui n'est en réalité pas le cas.
question 1 : OK
question 2 : j'ignore les exigences de ton professeur à ce sujet mais je m'étonne que la ligne haute tension ne soit pas prise en compte.
question 3 : A transformateur élévateur de tension avec tension d'entrée : 20kV et tension de sortie
B : transformateur abaisseur de tension ; en pratique, il y en a au moins deux : un qui abaisse la tension de 400kV à 400V, l'autre qui abaisse la tension de 400kV à 230V.
Question 4 : la ligne haute tension est sous 400kV
Question 5 : on démontre en cours que, plus la tension est élevée, plus les pertes par effet Joule dues aux résistances non nulles des fils de ligne sont faibles.
Question 6 : connaissant les puissances consommées et les tensions, tu peux obtenir les intensités : voir cours.

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 19:24

Pour la 6) je ne sais pas comment faire... Faut-il utiliser la formule UA/UB=IB/IA ?
Pour les tensions je ne sais pas lesquellles il faut utiliser, je ne sais pas à quoi correspond les tensions maximales du schéma

Posté par
vanoise
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 19:44

Prenons le cas des usines : tu connais la puissance P3=450MW, tu connais la tension U3=400V, que vaut l'intensité I3 ? Tu as surement étudié en cours la relation entre puissance, tension et intensité...
Raisonnement analogue pour I4 concernant les villes.
Au fait : si tu notes I1 l'intensité produite pas les éoliennes et I2 celle produite par la centrale nucléaire, la loi des nœuds telle que tu l'as écrite est fausse : tu ne prends pas en compte les rôles des deux transformateurs et de la ligne haute tension.

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 19:47

Ah j'avais cru lire MV et non MW , I3=50000 A ?

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 19:51

Plutôt I3=375000A (c'est écrit au dessus de usines, 150MW et non 450)et I4=2478260,87 A

Posté par
vanoise
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 19:59

Il faut utiliser les puissances de dix et arrondir à trois chiffres significatifs :
I3=3,75.105A ; I4=2,48.106A
Pour 7 : tu n'as pas précisé ce que représentent les quatre résistances... J'imagine que tu connais l'expression de la puissance consommée par effet Joule dans une résistance R en fonction de l'intensité I du courant qui la traverse.

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 20:06

Je ne sais pas ce que représentent les 4 résistances...

Je dois dire : P=U*i et U=R*I

Donc P=(R*I)*I
P=R*I^2

Donc Pp=R1*I12+ R2*I22+ R3*I32+ R4*I42

Dois-je changer I1,I2,I3 et I4 par leur valeurs ?

Posté par
vanoise
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 20:17

Il faut faire l'application numérique si les valeurs des résistances sont fournies par l'énoncé

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 20:20

Non pas fourni, c'est pour ça que je pense qu'il est écrit exprimer... et dois-je changer I1, I2,I3 et I4 par leurs valeurs ?

Comment dois-je faire pour la question suivante ?
Utiliser ceci ?
Puissance totale fournie = puissance totale consommée P1 + P2 = P3 + P4 + total (Pjoule)

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 20:46

Je dois plutôt faire ça pour la 8 : Donc P1+P2=70000W

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 21:07

S'il vous plaît ?

Posté par
vanoise
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 21:24

Tu as effectivement : P1+P2=P3+P4 + Pj
où Pj est la puissance perdue dans les différentes lignes.
Problème : rien dans l'énoncé, tel que tu l'as recopié, ne permet de calculer Pj. Il faudrait connaître les résistances des lignes...

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 21:25

Je viens de vérifier mais je n'ai aucune autre information... Mais pour la 8) il suffit de faire P1+P2 P1+P2=P3+P4 + Pj

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 21:26

il suffit de faire P1+P2 et pas P1+P2=P3+P4 + Pj

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 21:36

Il n'y a aucune chose en plus donc que dois-je faire ?

Je pensais faire pour la 8) P1+P2=70000W

Ensuite pour la 9) IA=70000/40*10^3

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 21:46

Enfin plutôt à la 8) P1+P2=1400 MW=1400*10^6 W

9)I=1400*10^6/40*10^3

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 21:54

S'il vous plaît ?

Posté par
vanoise
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 22:35

D'où tires- tu ces 70000W ?
P3+P4 =720MW selon le schéma.
Mais sans connaître les résistances, impossible de trouver les puissances perdues dans les lignes donc impossible de déterminer la puissance fournie par les deux sources.

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 22:38

Mais la puissance fourni par les 2 sources est 200+1200=1400MW selon le schéma ?

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 22:40

Il suffit de faire 1400-720=pjoule ? Mais on demande plutôt
P1+P2=1200+200 et pas P1+2-(P3+P4)=Pjoule ?

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 22:49

Que pensez-vous ? Étant donné qu'il n'y a pas d'autres informations, faut-il faire

P1+P2=1200+200=1400MW

ou

Pjoule=P1+P2-(P3+P4) ?

Posté par
vanoise
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 22:55

Les puissances des sources sont inconnues.  L'énoncé ne fournit que leurs valeurs maximales possibles.
Sans indication sur la puissance perdue en ligne, impossible de répondre à la question 8 et aux suivantes.

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 22:58

C'est pourtant l'énoncé complet... Vous ne connaissez aucun autre moyen par exemple utiliser le second schéma dont je ne connais pas l'utilité, ou la relation

Sinon puis-je savoir ce qu'il aurait fallu faire à la question 8) et aux suivantes en ayant eu les informations qu'il fallait ?

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 23:10

On peut calculer R en retournant U=R*I ? Donc R=U/I ?
Je ne vois vraiment pas comment faire étant donné qu'il ne manque pas d'informations

Posté par
vanoise
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 23:14

Supposer que les deux sources fonctionnent à leur maximum de puissance conduit à Pj=1400-720=680MW presque autant que la puissance utile. Totalement irréaliste  !
Si tu veux avancer de façon à peu près réaliste, tu peux supposer Pj  égale à 10% de la puissance utile : Pj =72MW. Les deux sources doivent alors fournir
P1+P2=P3+P4+Pj=792MW.

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 23:19

D'accord si il n'y a pas d'autres moyens...

Donc pour la question suivante la 9) il faut faire
I=792*10^6/(20*10^3)*2 ?

Posté par
vanoise
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 23:34

Pourquoi ce facteur 2 ?
Éolienne et centrale nucléaire fournissant la même tension, on obtient simplement :
I=I1+I2=(P1+P2)/U
I=I1+I2=792.106/2.104 = ...
En 9 : il faut utiliser les propriétés du transformateurs (formule que je t'ai fait rectifier).

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 23:36

D'accord merci donc pour la 9

IA=(UB*IB)/UA ?

Ensuite pour la 10 ?

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 23:40

Pour la 9) je suis censé trouvé IA égal à combien ?

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 14-02-21 à 23:59

Si jamais vous pouvez me dire avant demain après midi combien je dois trouver à la 9) et surtout à la 10 ça serait bien

Aussi si vous trouvez une meilleure façon que de supposer à la 8)

Et aussi me dire ce qu'il manque dans mon schéma si il manque quelque chose de la question 2)

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 00:16

Aussi la question 7 nous dit que les pertes de puissance par effet de joules sont négligeables donc Pj=0 plutôt ?

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 00:30

D'où p1+p2=p3+p4=720 MW ?

Pour la 9) Itotale=Ptotale/Utotal =720*10^6/(20*10^3+20*10^3)=18000A

Et non 20*10^3 comme vous avez dit ?

Pour la 10) Ib=(1400*10^6/720*10^6)*18000=35000A

Donc IB-IA=35000-18000=17000A

Donc l'intensité circulant entre les 2 carrés est de 17000A ?

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 00:43

Dites-moi lorsque vous verrai  si ce que j'ai fait est correcte s'il vous plaît

Posté par
gts2
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 07:43

Pour information, manuel Bordas p 158, la correction indique I1+I2=I3+I4 en précisant courant moyen !

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 07:44

Bonjour, donc ce que j'ai fait est faux ou correcte ?

Posté par
gts2
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 07:58

Je laisse vanoise poursuivre.

Disons que vous êtes pardonnée puisqu'un éditeur a publié une solution aussi fausse que la votre. Cela étant, le sujet a été remanié par votre professeur, le sujet initial étant un peu surréaliste.

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 07:59

Est-ce que vous pouvez me dire où j'ai eu faux ou donner la correction s'il vous plait ? Je n'ai plus beaucoup de temps, c'est pour cet après-midi

Posté par
vanoise
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 10:15

Tu n'as pas compris mes messages...
9) : Les deux sources doivent fournir la puissance P2+P2+Pj=792MW
Cela donne I=I1+I2=3,96.104A
10) : Pour avoir l'intensité traversant la ligne haute tension, utilise la propriété des transformateur fournie par l'énoncé !

Posté par
vanoise
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 11:50

Remarque complémentaire : la loi des noeuds : I1+I2=I3+I4 est évidemment totalement fausse en présence de transformateurs !
Pour t'en convaincre, on peut faire le rapide calcul suivant :
Nous avons déjà montré :
I3+I4=3,75.105+2,48.106=2,85.106A
Supposons que l'on ait aussi : I=I1+I2=2,85.106A et non pas 3,96.104A comme montré dans mon précédent message.
L'éolienne et la centrale nucléaire devrait fournir la puissance :
P1+P2=U1.I1+U2.I2=20.103.2,85.106=5,71.1010W
Or l'énoncé précise que la puissance maximale que peut fournir ces deux sources est égale à 1400MW soit : 1,4.109 W. Il faudrait environ 40 centrales nucléaires et 40 éoliennes pour fournir P1+P2 : totalement irréaliste et bien sûr faux !

Bonjour gts2
Qu'un livre destiné aux élèves et publié par un éditeur jugé en général sérieux puisse contenir de telles âneries... Que le professeur de Lilooo ait proposé ce problème sans faire les corrections et les mises en garde qui s'imposent.... Je préfère ne pas commenter....

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 12:01

Pouvez-vous me dire ce qu'il fallait faire s'il vous plaît, c'est pour dans 1 heure

Posté par
gts2
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 12:15

Bonjour vanoise

L'énoncé initial  était surréaliste. Manifestement, le professeur de Lilooo n'a gardé que l'image et tout réécrit. Tous les calculs peut se faire avec P=UI.

Quant à la question 2, voilà comment Eduscol (là ce n'est plus un éditeur mais le ministère) modélise le réseau électrique. (figure en bas). C'est le schéma de "On dispose de deux sources 𝑆1 et 𝑆2 (par exemple des panneaux solaires) qui produisent du courant continu d'intensités 𝐼1 et 𝐼2. Le courant doit être acheminé vers deux cibles 𝐶1 et 𝐶2 qui attendent des intensités fixées valant respectivement 𝐼3=𝑎 et 𝐼4=𝑏."

Il y a quand même une phrase qui dit "le choix a été fait d'étudier un modèle très simple et non réaliste".

Optimisation du transport d’électricité

Posté par
vanoise
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 12:15

Pour la question 9 : Comme déjà expliqué :
Les deux sources doivent fournir la puissance P1+P2+Pj=792MW
Cela donne I=I1+I2=(792.106/20.103=3,96.104A
Pour la question 10 : si on met l'indice L pour la ligne haute tension, les propriétés du transformateur conduisent à :
U1.I=UL.IL=P1+P2=792.106W
IL=792.106/400.103=1,98.103A
Cela illustre le principe de la ligne haute tension. A cause de la tension très élevée, l'intensité traversant la ligne est beaucoup plus faible que I3+I4, ce qui permet de diminuer fortement les pertes par effet Joule.
PS : si ton professeur n'a pas été capable de voir que la relation I1+I2=I3+I4 est fausse, il risque de vous proposer une correction fausse...

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 12:20

Merci beaucoup !

Posté par
Lilooo
re : Optimisation du transport d’électricité 15-02-21 à 12:20

Et donc bien que ce soit surréaliste, c'est fait exprès ? Et je garde donc i1+i2=i3+i4 ?

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