Chapitre 1 Production d`électricité

Chapitre 1 :
PRODUCTION D ELECTRICITE
Vers la fin du XIXème siècle, la pile Volta
a été supplantée par un nouveau moyen de
production d'électricité découvert par
Mr Ampère et Mr Faraday.
André
Quelle est cette découverte ?
En quoi consiste-t-elle ?
Ampère
Né le 20 janvier 1775
Décédé le 10 juin 1836 (à l'âge de 61 ans)
Physicien et chimiste français,, et fut le
fondateur de l'électromagnétisme. .
En 1820, Ampère assiste à une reconstitution
de la célèbre expérience du danois Orsted
(1819), où une aiguille aimantée se trouve
déviée au voisinage d'un courant électrique. .
Ampère se penche alors sur ce phénomène
et, en une semaine, en trouve l'explication.
Il jette alors les bases d'une discipline
nouvelle, l'électromagnétisme, et en donne
les premières formulations mathématiques.
1 – Moyen de production d'électricité.
Une centrale électrique (hydraulique, thermique et nucléaire) est une usine qui produit de
l'électricité. Elles sont toutes basées sur le même principe :
faire tourner une turbine couplée à un alternateur.
La différence de fonctionnement d'une centrale à l'autre se situe au niveau de l'entraînement
de la turbine.
Dans les centrales hydrauliques, c'est l'eau des barrages qui est utilisée.
Dans les centrales thermiques ou nucléaires, c'est la vapeur d'eau qui fait tourner la turbine.
(L’énergie libérée lors de la combustion des combustibles fossiles ou lors de la fission de
l'uranium transforme l'eau en vapeur d'eau).
L'alternateur transforme l'énergie mécanique de la turbine en énergie électrique.
Une centrale électrique réalise donc une chaîne énergétique:
une énergie primaire subit une ou plusieurs conversions pour finalement devenir de l'énergie
électrique.
Remarque:
Dans le cas des éoliennes, l'énergie primaire est le vent et les pales des
éoliennes jouent le rôle de turbines.
On peut classer toutes les énergies primaires utilisées par les centrales électriques en 2
catégories :
- les sources d'énergie non renouvelables
(pétrole, charbon, gaz naturel...)
leur stocks sont appelés à s'épuiser.
- les sources d'énergie renouvelables
(vent, soleil, eau, chaleur de la Terre...)
Ces sources se renouvellent sans cesse..
Toutes ces énergies primaires sont donc utilisées pour produire de l’électricité.
Malheureusement, l’énergie électrique ne représente qu’une partie de l’énergie produite dans
les centrales électriques.
En effet, la plus grande partie de l’énergie primaire se transforme en énergie thermique non
utilisée, donc perdue.
De plus, ces différents modes de production d’électricité polluent :
- la combustion dans les centrales thermiques produit du dioxyde de carbone (effet de
serre)
- la fission de l’uranium dans les centrales nucléaires produit des déchets radioactifs
- la construction des barrages modifie les écosystèmes
- les éoliennes génèrent des nuisances sonores.
2 – Fonctionnement d'un alternateur.
L’idée de l'alternateur est basée sur l'expérience réalisée par Mr Orsted en 1820. C'est
Michael Faraday qui en fut l'inventeur.
Le déplacement d'un aimant au voisinage d'une bobine (fil de cuivre enroulé sur lui-même)
crée un courant électrique dans la bobine.
Par conséquent, une tension électrique, dite alternative, existe aux bornes de cette bobine.
Un alternateur est formé de deux parties :
- une partie mobile, appelée rotor,
- une partie fixe, appelée
stator.
La paroi externe du stator est composée d'électroaimants, alors que la paroi interne du
rotor est formée d'un enroulement de barres de cuivre.
Il est impératif que tous les groupes de turbines- alternateurs d'un réseau soient
rigoureusement synchronisés, c'est-à-dire qu'ils maintiennent très exactement leur vitesse de
rotation.( 1500 ou 3000 tours/minute)
Remarque :
On peut rencontrer également des alternateurs pour lesquels :
le stator est constitué d’une bobine et le rotor des électroaimants.
Cela ne change en rien le fonctionnement de l’appareil.