Turbine --> augmentation de la puissance entraine augmentation couple ou vitesse rotation ?

[Maym]

Bonjour,

Ma question est très simple : sur un turboréacteur par exemple, si le pilote augmente la puissance, alors l'air souffle plus fort sur les pales de la turbine. Est-ce que ça va augmenter la vitesse de rotation de l'arbre de turbine sans augmenter le couple de turbine, ou bien est-ce que ça va nécessairement augmenter le couple de la turbine puisque l'air souffle plus fort sur les pales, et crée donc une force tangentielle plus forte (et donc, à couple résistif du fan constant à l'amont, augmentera la vitesse de rotation de l'arbre) ?

La question peut être également ramenée à une éolienne : si le vent souffle plus fort, cela créera une force plus forte sur les pales. Cette force est-elle bien le couple transmis à l'arbre ? Ou bien est-ce que ça va simplement augmenter la vitesse de rotation ? dans ce cas, comment est-ce que le couple varie ?

Merci !

Bonne journée
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[LPFR]

Bonjour.
En situation d’équilibre (vitesse constante), le couple moteur est égal au couple résistant. Si couple moteur augmente, la vitesse à tendance à augmenter et si le couple résistant augmente la vitesse à tendance à diminuer.

Dans une éolienne, si le vent augmente, la vitesse de l’éolienne à tendance à augmenter, ce qui augmente la production d’électricité et le couple résistant.
Mais l’asservissement du système peut augmenter la production électrique de sorte d’augmenter le couple résistant et maintenir la vitesse de rotation constante.
Le système d’asservissement peut aussi changer l’angle d’attaque des pâles pour maintenir le couple à sa valeur précédente.

Dans le cas d’un réacteur d’avion, les angles d’attaque ne peuvent pas être changées ni la vitesse de l’air entrant non plus.
La seule chose que l’on peut changer est l’alimentation en combustible. Si on l’augmente, la puissance fournie augmente (c'est-à-dire la vitesse et le débit des gaz expulsés).
Au revoir.

[Maym]

Salut LPFR,

Tout d'abord, merci pour ta réponse.

Donc concrètement en reprenant le cas de la turbine : l'augmentation de puissance entraîne l'augmentation de la vitesse de l'air qui vient impacter sur les aubes. Donc, cet air créant la force tangentielle sur les aubes qui entraîne en rotation la turbine (liée à l'arbre), on le récupère en couple sur l'arbre. Comme l'augmentation du couple entraîne l'augmentation de la vitesse de rotation de l'arbre, on se retrouve donc avec un couple supérieur ET une vitesse de rotation supérieure ? (et non pas l'un ou l'autre des deux ?)

En fait, j'ai du mal à faire le distinguo : augmentation de puissance --> augmentation de couple sur l'arbre OU augmentation de puissance --> augmentation de la vitesse de rotation de l'arbre mais pas nécessairement du couple. Car dans mon esprit pour une turbine, l'augmentation de la vitesse de rotation de l'arbre passe nécessairement par l'augmentation du couple.

En outre pour revenir à l'éolienne, juste comme ça : est-il plus intéressant que le rotor tourne vite à faible couple ou que le rotor tourne moins vite à couple plus élevé pour la production d'électricité ?

Merci d'avance

[LPFR]

Re.
C’est la même chose que quand vous faites du vélo. Quand vous augmentez la puissance, en augmentant le couple que vous exercez sur les pédales, la vitesse augmente. Tout augmente.
Pour les éoliennes, j’imagine (à confirmer) qu’elles ont une plage optimale de fonctionnement (comme pour la plupart de moteurs). Et la génératrice aussi à une plage de puissances de génération acceptables.
Cela donne le paradoxe que quand le vent est trop fort, il faut arrêter la production. Alors que, naïvement, je pensais qu’il suffisait de diminuer l’angle d’attaque des pâles.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[Dynamix]

Salut

est-il plus intéressant que le rotor tourne vite à faible couple ou que le rotor tourne moins vite à couple plus élevé pour la production d'électricité ?

Entre les deux .
P = ω.C
Si le couple est nulle , la vitesse est maximale , mais ω*0 , ça fait 0
Si la vitesse est nulle (en supposant une absence de décrochage) le couple est maximal , mais 0*C , ça fait encore 0
La bonne valeur , celle qui donne le maximum d' énergie mécanique , est entre les deux . Pour une hélice aux environ des 2/3 de la vitesse maximale pour une vitesse de vent donnée .