Ligne THT - Tension induite - Champs magnétiques

[invited0360776]

Bonjour !

Je travail sur un phénomène d'induction (je ne sais pas si le mot est bien choisi) lié aux lignes Très haute tension, notament les 400kV. Il s'agit de mettre en évidence ce phénomène en récoltant de l'énergie sous une ligne 400kV afin d'alimenter par la suite un moteur (première étape du projet).

[ Sachant qu'en charge il y a environ 2000A dans une ligne, le champ électrique est d'environ 5,5kV/m sous la ligne, au sol.]

1/ Pouvons nous considérer l'ensemble des Lignes 400kV comme le primaire d'un transformateur dont le noyau serait la surface entre les lignes? Et donc Créer une bobine comprenant un certain nombre de spires ( secondaire du transformateur ) afin de "convertir" le champ magnétique qui est de l'ordre de 30µT (sous la ligne, au sol) en courant pour alimenter le moteur.

2/ Suffirait-il de mettre deux antenne suffisament écartées (en hauteur) pour obtenir une différence de potentiel dans le circuit suffisament importante (avec un courant assez fort) pour alimenter le moteur.

Ps: Sur internet on peut voir des vidéos de personnes qui, en tenant un tube fluo à la verticale, obtiennent une différence de potentiel d'environ 200V, celui-ci s'amorce. J'aimerais si possible exploiter cette énergie pour mener à bien mon projet.

J'attends vos réactions et vos idées avec impatience!
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[calculair]

Bonjour,

En theorie rapide c'est peut être possible...

Cependant les lignes EDF transportent sur leur 3 fils du Tri phasée, et la resultante des tensions et des champs doivent ^tre voisine de zéro.


Il faurait faire un calcul en prenant en compte les distances entre les conducteurs et avec vos antennes pour verifier si ce couplage peut être efficace.


Si les pertes lineiques totales des lignes sont faibles, je pense que votre dispositif risque ne pas être aussi prometteur que vous le pensez....

En fait j'ai un doute, un calcul eclairerai sur la faisabilité.....

[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Il faudrait que vous vous décidiez sur ce que vous voulez "exploiter": le champ électrique ou le champ magnétique.
Avec 30 µT vous ne ferez pas grand chose, même avec un nombre de tours ruineux même en utilisant un noyau en ferrite.
Avec le champ électrique on peut effectivement, allumer des tubes fluorescents (la tension d'amorce sans allumer les filaments est bien plus élevée que 200 V, elle doit tourner autour de 1000 ou 1500 V).
Pour voir un tube fluorescent émettre de la lumière, quelques µA suffisent.

Le courant que vous pouvez obtenir dépend de la capacité C entre la ligne et le dispositif (une plaque métallique) sous la ligne et est égal à I = VωC.
Pour pouvez compter sur quelques dizaines de µA dans le meilleur de cas, avec un court-circuit entre la plaque et la terre. Mais avec un court-circuit vous n'aurez aucune puissance.
Il faut donc calculer une résistance de charge pour obtenir le maximum de puissance, en tenant compte que votre résistance de charge est court-circuité elle même par la capacité entre la plaque métallique et la terre, qui est beaucoup plus grande que celle entre la plaque et la terre.

La puissance que vous pouvez tirer, au "pif", ne pourra pas faire tourner un moteur, sauf s'il s'agit d'un moteur de montre électrique analogique.
Au revoir.

[calculair]

Bonjour LPFR,

Le couplage aux lignes EDF doit être surveillé, mais si EDF, a pris des precautions aux environs immediat de leur ligne, ces precautions, si elles existent sont limitées dans l'espace;

Souvent les lignes traversent sur les longueurs importantes des propriètes privées, alors, si on imagines des installations de plusieurs centaines de mètres aux environs immediats de la ligne, peut être on peut recuperer des energies utilisables pour faire mieux qu"alimenter une horloge.

A priori cela ne doit pas être simple, si non les lignes auraient des pertes importantes du fait de la presence du sol......et des courants qui y seraient induits

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited0360776]

Démontrer la faisabilité ou l'impossibilité du Projet serait une très grande avancée pour nous (travail à deux).
Je vais vous dévoiler l'ensemble de ce projet (nous sommes en 2eme année de Génie électrique (IUT)).
Dans l'idéal, (le sujet est tres (mais alors extremement) vague et "fantastique") il faudrait créer une sorte de drone qui puisse s'auto-alimenter sous une ligne 400kV et donc "tenir en l'air". Voyez donc l'ampleur du Projet...
Premièrement il faut que l'on fasse une ou plusieurs petites études pour expliquer déja comment on peut obtenir une tension sous une ligne, apres si possible se rapprocher peu à peu de l'ideal du projet.

[calculair]

Bonjour,

la situation est differente, il y a des détails qui peuvent tout changer....

Votre drone peut sans doute voler entre 2 phases de la ligne, et donc capter ou "pomper" de l'energie.

Pour cela il faudrait avoir des données de la geometrie de la ligne

distance entre cables, eventuellement diametre des cables, et pour la faisabilité une évaluation de la puissance à extraire de la ligne, je pense que cela doit être de l'ordre du kW...

[invited0360776]

J'ai vu écrit quelquepart que :
> Certaines personnes habitant sous les lignes H.T. "fraudent" en plaçant dans leur grenier une bobine calculée pour donner une tension suffisante (110 ou 220 Volts) ... abération ou réalité? le mieux serait de faire les mesures soi-meme..non?

[calculair]

Bonjour,

Loin de la ligne, j'aurais tendance à dire qu'il est trés difficile d'extraire de la puissance.

Si c'etait possible, le sol chaufferait sous les pylônes !!! et les pertes seraient considérables.... alors on eviterait de faire des lignes de transport à perte.

[invited0360776]

Il faudra que l'on fasse des tests, donc supposons que notre "drone" fonctionne a proximité réduite des lignes, que se passerait-il en cas de contact avec celles-ci (entre deux phases) ? La création d'un arc électrique (à une distance très réduite) étant donné qu'il sera surement composé d'antennes..? Un court circuit risque d'être fatal...

[calculair]

Bonjour
En cas de contact de votre drone entre les 2 phases d'une ligne 400 KV, je dirais, il est gazéifié quasi instantanement.......un petit nuage s'eleve alors au dessus de la ligne......!!!!

et peut être un bout de metal fondu tombera sur le sol.

A eviter absolument .

[Gilgamesh]

Il faudra que l'on fasse des tests, donc supposons que notre "drone" fonctionne a proximité réduite des lignes, que se passerait-il en cas de contact avec celles-ci (entre deux phases) ? La création d'un arc électrique (à une distance très réduite) étant donné qu'il sera surement composé d'antennes..? Un court circuit risque d'être fatal...

Avec un arc, la conduction devient hautement non linéaire, donc pas maîtrisable en l'état parce que la circulation du courant dans l'air l'ionise et multiplie donc le nombre de porteur de charge ce qui augmente le passage du courant, etc = pshitt le drône .

a+

[calculair]

Bonjour,

Une manière simple d'envisager les choses et d'imaginer un vehicule suspendu au cable comme un telepherique.

Si ton vehicule peut être approché par une sphère 1 metre, le courant qui le charge depuis le point de roulement sur le cable à 400KV est superieur à 10 mA

Si ton vehicule est suffisament grand ( capacité suffisante), le courant à 50 Hz qui le charge et decharge sera plus important.

Il y a la peut être une solution pour extraire de l'nergie de la ligne pour ce vehicule

[f6bes]

Bjr à tous,
Arriver à "éclairer" un néon , c'est plus que faisable en retirer une PUISSANCE suffisante pour un drone, faudrait un sacré "couplage" serré = non envisageable!

Petite anecdote: ayant travaillé sur la construction de lignes électriques, les ouvriers se méfiaient lorsque LEUR construction de ligne NEUVE et non en service cotoyaient une ligne EXISTANTE sous 20 kV.
Que se passait il tant que la ligne neuve n'était pas TOTALEMENT sur isolateur , il ne se passerait rien . Mais dés QUE le dernier fil était mis sur le DERNIER isolateur, il n'était pas rare qu'ils se prennent une "chataigne" (ligne neuve non sous tension).
La présence PARALLELE du 20 kV sur une certaine DISTANCE était suffisante pour induire une tension sur la nouvelle ligne et pour prendre une ...chataigne.
C'était pas mortel , mais en haut d'un support cela peut mener à des conséquences non prévues !

A+

[invited0360776]

Bonjour et merci pour vos post,


Donc, sous la ligne nous obtenons une différence de potentiel importante (de l'ordre de plusieurs centaines de Volts) et un courant faible (quelques dizaines de µA). Serait-il envisageable d'amplifier en courant ou en puissance ce "signal" récupéré, tout en auto-alimentant l'amplificateur de sorte que le montage soit autonome... Est ce possible?
Si oui, la puissance de sortie serait elle à meme de pouvoir alimenter un petit moteur?

[LPFR]

Re.
Non.
Vous ne pouvez pas amplifier l'énergie. Elle se conserve. Vous pouvez stoker de l'énergie à faible puissance et la lâcher rapidement, ce qui vous donne une grande puissance qui ne dure pas longtemps.
Votre idée de drone alimenté "gratuitement" n'est simplement pas réaliste.
A+

[calculair]

Bonjour

A grande distance de la ligne, a partir de 4,5 m, le couplage des 3 champs tri phasées, limite le couplage.

Un vehicule fortement couplé à l'une des phases pourrait extraire une energie significative. Il faut faire le calcul pour être certain

[LPFR]

Re.
J'ai fait un calcul "à la louche" et je trouve une dizaine de µW. En encore, pour l'avoir il faut que la charge soit adaptée ce qui demande des résistances d'entrée de centaines de MΩ.
A+

[f6bes]

Serait-il envisageable d'amplifier en courant ou en puissance ce "signal" récupéré, tout en auto-alimentant l'amplificateur de sorte que le montage soit autonome... Est ce possible?
Si oui, la puissance de sortie serait elle à meme de pouvoir alimenter un petit moteur?

Bjr à toi,
Toute AMPLIFICATION demande de l'énergie, donc "s'auto alimenter "reviens à vouloir créer () un mouvement...........perpétuel.
A+

[invited0360776]

Bonjour,

Donc sur ce point c'est l'impasse...

Revenons au champ magnétique,
quelqu'un aurait une petite idée de la valeur de celui-ci pour qu'on puisse en tirer quelquechose avec une bobine de quelques 1000 spires pour commencer? puisque au sol nous avons 30µT, en se rapprochant en hauteur nous devrions avoir un champ plus important. J'ai essayé de faire des calculs en prenant pour primaire d'un transfo les lignes (sans résultats cohérent ) le soucis est que je ne dispose d'aucunes info sur la dimension des pylones, par exemple ceux à tete de chats, quelle est la distance entre phases (pour calculer la surface du noyau ) etc... Je n'ai pas encore trouvé de renseignements la dessus sur le net, quelqun pourrait-il m'éclairer plz?

[f6bes]

Revenons au champ magnétique,
quelqu'un aurait une petite idée de la valeur de celui-ci pour qu'on puisse en tirer quelquechose avec une bobine de quelques 1000 spires pour commencer? puisque au sol nous avons 30µT, en se rapprochant en hauteur nous devrions avoir un champ plus important. J'ai essayé de faire des calculs en prenant pour primaire d'un transfo les lignes (sans résultats cohérent ) le soucis est que je ne dispose d'aucunes info sur la dimension des pylones, par exemple ceux à tete de chats, quelle est la distance entre phases (pour calculer la surface du noyau ) etc... Je n'ai pas encore trouvé de renseignements la dessus sur le net, quelqun pourrait-il m'éclairer plz?

Bjr à toi,
1000 spires ne veut rien dire.
C'est le diamétre du "champ capté" qui compte.
1000 spires sur 1cm de diamétre c'est pas pareil que 1000 spires sur 10cm de diamétre.....ou sur 1m !

A+

[calculair]

Bonjour

Prenons une spire de 1m²

Ton champ est de 30µT* racine 2 * cos 314 t

la tension induite e = - d( BS) /dt = 314 *30* 1,4 sin 314 t

e = 13 mV

pour 1000 spires la tension sera de 13 Volts

Par contre si tu fait debiter cette source de tension, le courant diminuera le flux traversant la bobine et la tension s'ecroulera

[calculair]

Bonjour,

J'ai tout de même l'impression que l'induction magnetique au sol est bien inferieure à 30 micro tesla pour une ligne à 15 m du sol

[calculair]

Bonjour
J'ai fait un calcul en supposant la ligne pour la phase 1 à 15m pour la phase 2 à 17 m et la phase 3 à 19 m et un courant de 2000 A , au sol 'induction magnetique des 3 phases est voisin de 2 micro tesla

[Tropique]

Donc, sous la ligne nous obtenons une différence de potentiel importante (de l'ordre de plusieurs centaines de Volts) et un courant faible (quelques dizaines de µA). Serait-il envisageable d'amplifier en courant ou en puissance ce "signal" récupéré, tout en auto-alimentant l'amplificateur de sorte que le montage soit autonome... Est ce possible?
Si oui, la puissance de sortie serait elle à meme de pouvoir alimenter un petit moteur?

"Amplifier" n'est pas le mot exact; il est par contre théoriquement possible d'augmenter le couplage artificiellement pour extraire une puissance arbitrairement élevée à n'importe quelle distance de la ligne.
Cela, c'est la théorie évidemment.
En pratique, ce serait légèrement plus compliqué.

Cependant, il est facile de démontrer que cela marche en simulation:

L'exemple est une ligne de ~300KV, et la capacité de couplage 1pF.
Pour accorder l'antenne, une self de 10MH (non, pas des mH: c'est bien des mégaHenrys) est mise en série, et la tension est récupérée par exemple par un condensateur.

On voit que la puissance de crête récupérée atteint les 5W (et plus si on attend l'établissement de la résonance.

Dans ces conditions, la tension de crête aux bornes de la self atteint les 60MV, ce qui risque de poser quelques problèmes techniques.....

Le principe cependant serait utilisable, en utilisant des circuits actifs pour synthétiser une self de valeur élevée et (presque) sans pertes.

D'autre part, il est possible de convertir la haute tension directement, pour adapter l'impédance et augmenter le rendement.
Un hacheur basé sur un éclateur peut faire cela simplement, et avec un bon rendement:
http://electronicdesign.com/article/...w-cost-en.aspx

[invited0360776]

Bonjour, et merci à tous

Bonjour
J'ai fait un calcul en supposant la ligne pour la phase 1 à 15m pour la phase 2 à 17 m et la phase 3 à 19 m et un courant de 2000 A , au sol 'induction magnetique des 3 phases est voisin de 2 micro tesla

Cher calculair,
sur internet on peut trouver plusieurs graph qui indique 30µT sous la ligne.. de plus, un bon gros pylone 400kV peut porter 4 circuit triphasés, deux de chaque coté du pylone, et de chaque coté les lignes sont deux à deux, avec un espace de plusieur dizaines de centimètres entre deux.


Cher Tropique,
je n'ai pas bien saisi une chose, la self sert d'antenne? ou elle est reliée à la ligne? éclaire moi stp

[calculair]

Bonjour

Si tu donnes la geometrie de ton pylone, avec les courants dans les lignes, il est facile de calculer le champ au sol ou à une distance d de la ligne.

Pour être certain du resultat, il faudrait de plus connaitre la repartition des phases sur les 4 lignes triphasées de ton pylône.

La valeur de quelques dizaines de micro tesla est obtenue dans la geometrie que j'ai proposé que lorsque 1 phase est alimentée. Cette configuration n'est pas nominale.

Lorsque les 3 phases sont alimentées, il y a des compensations qui se produisent du fait du déphasage de de 2PI /3 entre phases.


Par ailleurs, dans le calcul que j'ai fait, il faufrait calculer la tension utilisable si la bobine debite. Le courant consommé creé un champ qui viendra en diminution du champ injecté par la ligne et fera baisser la tension.

Il suffit d'appliquer les fomules

[invite75cf83a1]

Bonjour,

Je collabore avec Fab sur ce projet et nous avons fait la simulation suivante :

Après calculs, on a trouvé une différence de potentiel entre le sol et 1m de hauteur a 0m sous les lignes de 2 kV. Avec ce montage on récupère un courant et une puissance très intéressante ! Mais la question est : Est-ce-que c'est plausible ?



Pour information comme ce n'est peut être pas très lisible on obtient :
- Un courant dans la résistance de plus ou mois 100mA
- Une puissance oscillant entre 0 et 200W

[LPFR]

Bonjour.
Je ne vois aucun rapport entre une ligne de 2 kV et un objet à 1 m du sol avec le circuit que vous avez dessiné. Les valeurs sont du n'importe quoi. D'où sortez-vous ces valeurs de capacité, de self et de résistance?
Avez-vous calculé l'impédance d'une self de 1 mH à 50 Hz?
Au revoir.

[calculair]

Bonjour

Je serais interessé de voir votre calcul.

Par ailleurs la presence d'un champ electrique, ne garanti pas l'extraction d'une puissance aussi importante ( 200W )

Pour faire des evaluations , il faut connaitre la geometrie des lignes et de la position de chaque phase.

Intuitivement je reste perplexe, car si une densité de puissance aussi elevée existait auprés des lignes et au niveau du sol, les pertes enregistrées par EDF dans le transport serait énorme. C'est pour cela que je voudrais voir comment vous avez fait vos évaluations.

[invite75cf83a1]

Bonjour,

Je me suis mal exprimé, on parle bien de ligne 400kV. Pour évaluer la différence de potentiel sous la ligne (dans "l'air"), on a considéré que la ligne était composé d'un seul câble coaxial (pour simplifier les calculs). Ainsi on en a tiré une formule permettant de calculer la différence de potentiel entre un point situé a une distance h sous la ligne ( à la verticale) et le sol. On en a tiré une courbe qui varie à priori exponentiellement lorsque l'on se rapproche de la ligne.
On trouvait donc une différence de potentiel, sous une ligne 400kV, à 1m de haut par rapport au sol de 2kV.

Pour le schéma, nous nous sommes inspirés du schéma de Tropique, mais comme une self de 10MH est irréalisable à notre échelle, on à essayer avec des valeurs plus ou moins aléatoires et avons trouvé ces résultats. La sources de tension représentant l'antenne