Génerateurs électriques
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Génerateurs électriques Introduction • définition? • générateur – un dispositif qui convertit énergie mécanique, chimique ou énergie du rayonnement en énergie électrique; il fournit énergie électrique au reste du circuit • diférentes sortes: • accumulateur, pile - convertit énergie chimique en énergie électrique • génératrice, dynamo - convertit énergie mécanique en énergie électrique • photopile - convertit énergie du rayonnement en énergie électrique Accumulateur, pile • il convertit énergie chimique en énergie électrique • ce processus peut être irreversible (piles) ou reversible (accumulateur) • accumulateur peut se charger (il se comporte comme un récepteur actif) ou se décharger (il se comporte comme un générateur) • applications? • pour alimenter des petites appareils portables (portable, …), pour assurer énergie él. dans une voiture, … Génératrice • • • • • • • • • elle convertit énergie mécanique en énergie électrique comment? utilise le phénomène de l‘induction électromagnétique si un aimant bouge à proximité d‘une bobine, une tension él. apararaît au bornes de la bobine EXP: visualisation de la tension aux bornes d‘une géneratrice on constate que la tension est alternative bobine=rotor; aimant=stator; balais touchent les bornes de la bobine et peuvent être branchés au circuit extérier applications? dans les centrales électriques; centrales mobiles Dynamo • • • • • • • • fournit une tension unipolaire EXP: visualisation de la tension fournie différence entre une génératrice et un dynamo? bobine et aimant sont identiques; dynamo a encore un commutateur commutateur-une lame circulaire divisé par deux petites isolants en deux demi-cercles conducteur; chaque demicercle est fixé a une bornes de la bobine les balais touchent le commutateur-une balais touche toujours la partie positive et l‘autre la partie négative du commutateur applications? pour charger les accumulateurs dans les voitures, waggons etc; dans les centrales électriques; centrales mobiles Photopiles • =cellule photovoltaïque • il convertit énergie du rayonnement en énergie électrique • le rendement ~ 10% • EXP: comportement d‘une photopile en pleine lumière est dans l‘ombre • application pratique? • panneau solaire = plusieures photopiles branchées en série • pour alimenter les dispositifs de petite puissance (calculatrices etc.); centrales él. Bilan énergetique • W = Wél + QJ • W … énergie totale convertie (mécanique, chimique); W=EIDt • E … force électromotrice du générateur • Wél = U.I.Dt ; U … tension aux bornes du générateur • QJ = rI2Dt ; r … résistance interne • EIDt = U.I.Dt + rI2Dt Caractéristique I-U • EIDt = U.I.Dt + rI2Dt • on divise par Dt … EI = U.I + rI2 • puissances: P = Pél + PJ ; P … puissance totale convertie • on divise encore par I: • E = U + rI soit U = E – rI => loi d‘Ohm pour un générateur Graphique Que peut-on déduire du graphique? • U = E - rI • coefficient directeur de la droite est la valeur négative de la résistance interne • la tension la plus grande est la force électromotrice (la tension dans un circuit ouvert; correspond à l‘intensité 0) • la droite coupe l‘abscisse à une valeur Icc (l‘intensité en court-circuit – correspond à la tension 0) • dans ce cas-là l‘intensité dans le circuit est limité seulement par la résistance interne du générateur Rendement • il est défini à la même façon que pour les récepteurs h = WU /Wtot • … = Wél / Wtot = U.I.Dt / EIDt = U/E • car U diminue avec I, le rendement diminue aussi avec I
