Montage pour montrer l'intérêt du transport à HT

[nlbmoi]

Bonjour

Je souhaite faire une petite maquette pour montrer l'intérêt de transporter le courant à haute tension. Mon schéma de principe est le suivant :

Les résistances de simulation des lignes électriques valent 1000 ohm, la résistance de protection 100 ohm (pour limiter à 15 mA l'intensité parcourant la diode quand je l'alimente directement avec le générateur 6V)

J'ai d'abord utilisé des transfos 10 VA (entrée 230 V, sortie 2x24V que j'ai couplé pour avoir 48V soit un rapport de 5 environ). J'obtiens les résultats suivants :
U(entrée) = 6.48 V, U(secondaire 1er transfo)=21,4V, U(primaire 2eme transfo)=17.38V, U(secondaire, 2ème transfo)=4.29V, I(diode)=4.9 mA

Pour essayer de limiter les pertes et obtenir une intensité plus grande dans la diode, j'ai utilisé des transfos de 1.8 VA, j'obtiens alors
U(entrée) = 6.51 V, U(secondaire 1er transfo)=13,7V, U(primaire 2eme transfo)=12.52V, U(secondaire, 2ème transfo)=3.41V, I(diode)=0.9 mA

Pensant améliorer mes résultats, ils sont encore pire mais le ne comprends pas pourquoi.
Pourriez-vous m'éclairer sur ce résultat et m'indiquer ce vous me préconiseriez pour que je puisse améliorer la maquette ?

Merci d'avance
-----

[albanxiii]

Bonjour,

Je souhaite faire une petite maquette pour montrer l'intérêt de transporter le courant à haute tension.

Le courant ou l'énergie électrique ?

[f6bes]

Bjjr à toi,
Je ne vois pas l'utilité d'utiliser une diode ??
Si tu augmentes l'INTENSITE pour une meme charge tu prduits une plus grande chute de tension. C'es les lois
"électriques" !
Enfin il faut AUSSI que les générateurs aient à peu prés la meme resistance interne et la CAPACITE de fournir le courant demandé.
10 VA (source) et 1.8 VA c'est pas du tout la meem chose en tant que possibilité.
Reste plus qu'à attendre la validation de tapiéce jointe pour en savoir plus .
Bonne journée

[Resartus]

Bonjour,
Je n'ai pas compris l'interêt de réduire la PUISSANCE max des transformateurs, en gardant le même rapport de transformation
Il faut arriver à une tension intermédiaire encore supérieure : En ne gardant qu'une des sorties/entrées à 24V, vous auriez 10 environ, soit 60 V (à moins qu'on ne vous interdise de dépasser 48V au lycée?)
Mais même sans cette deuxième manip, votre 1ère manip montre bien l'intérêt : en branchant directement la diode sur le générateur d'entrée, mais avec une résistance en série de 2*1000 ohms, le courant dans la diode ne serait plus que de 3 mA
Vous faites mieux, bien que les pertes dans les transformateurs ainsi utilisés soient sans doute non négligeables.

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

Pensant améliorer mes résultats, ils sont encore pire mais le ne comprends pas pourquoi.
Pourriez-vous m'éclairer sur ce résultat et m'indiquer ce vous me préconiseriez pour que je puisse améliorer la maquette ?

Le résultat est positif puisqu'à tension de ligne plus basse dans le second cas, le transport d'énergie est moindre.
Seulement ce résultat n'est pas concluant pour la démonstration, car le second montage utilise des transformateurs de moindre performance.
il faudrait qu'ils fassent tous 10 VA avec comme seule différence les rapports de transformation.

Il serait plus significatif de faire passer le courant en direct sans aucun transformateur, vous auriez alors un courant d'environ 2,5 mA plus faible que celui obtenu avec les transformateurs du premier montage qui élève la tension de ligne. Ce qui montre l’Intérêt du passage intermédiaire en plus haute tension.
Au revoir.

[nlbmoi]

Rebonjour

En fait, dans l'idée, on fait 3 manips successives :
- alimentation directe d'une source lumineuse par un générateur --> éclairage bon
- simulation du transport de l'énergie électrique (effectivement, j'ai fait un abus de langage) par 2 lignes de résistance --> éclairage mauvaise
- solution pour remédier au cas précédent, surélever puis rabaisser la tension à l'aide de transfo, --> éclairage bon

Dans notre premier essai, on utilisait une petite ampoule 6V 100mA mais on avait bien trop de pertes et on arrivait pas du tout à faire briller l'ampoule (tension bien trop faible) --> on est donc parti sur modéliser la source lumineuse par LED+résistance (d'ailleurs, je comprends un message précédent, je voulais dire LEd et non pas diode comme schématisé sur l'image jointe dans mon premier post).

On souhaite faire des maquettes à l'usage des élèves donc on est limité au TBT : soit en partant de 6V en entrée, un rapport de 4 ou 5 est le maximum que l'on peut faire.

[Resartus]

Bonjour,
Avec des résistances de transport de 100 ohms, on devrait avoir un effet bien plus net : Courant divisé par 3 en transport direct, contre une perte de seulement 30% avec la manip.

[calculair]

Bonjour,

Votre manip est bizarre, c'est peut être du a votre diode Led utilisé une lampe a filament qui conduit les 2 alternances de la même façon

Justification du bizarre :

Dans la 1° manip Courant lampe 4,9 mA
tension secondaire = 4,29 V
Tension primaire de ce transfo = 17,38 V

Rapport de transformation apparent = 0,246

Le courant secondaire devrait être de 0,246 *4,9 = 1,2 mA

Hors la chute de tension de la ligne simulée est sr 21,4 - 17,38 = 4,02 V

Ce qui conduit à une résistance ohmique théorique de 3350 Ohms...... ce qui parait beacoup même en prenant en compte les pertes transfo

[nlbmoi]

Vu les pertes, je ne peux pas utiliser d'autres sources lumineuses : avec une ampoule, la tension en sortie avec les 2 transfos n'est pas suffisante pour éclairer ce qui enlève une partie du charme de la manip (avec la LED, on a de la lumière dans tous les cas)

[f6bes]

Remoi
,Reste à savoir si on veux etre rigoureux et MESURER ou se suffire d'une appréciation subjective (lampe/led)
Bonne soirée

[nlbmoi]

En fait, au départ, on souhaitait partir plus sur une appréciation subjective mais comme on n'arrivait pas à allumer la lampe avec les transfos, on s'est rabattu sur une mesure (ce qui a également l'intérêt de pouvoir être exploité plus quantitativement pour des étudiants de classe supérieure)

[nlbmoi]

Bonjour

Que me conseilleriez-vous pour mener à bien la maquette ?
Merci

[calculair]

Bonjour

1) Je ne connais pas bien le rendement de ces petits transfos, mon inquiètude est que leur perte et du même ordre de grandeur que la charge utilisée, alors il est difficile de comparer le système avec les transfos et sans les transfos

2) Je ne sais pas si cela est possible, mais il faut utiliser une haute tension plus élevée que 12 V ou 30 V , le 110 V ou même le 220v serait une facilité pour mettre en évidence ce que vous cherchez... EDF à des lignes à 50 000V ou 100 000 V pour les 220V d'utilisation...

[calculair]

3) je voulais ajouter

Il serait interessant d'utiliser des puissance plus grandes : en effet les transfos auraient des pertes moins grandes devant la puissance de la charge et la différences des pertes entre une ligne haute tension et basse tension sera d'un ordre de grandeur plus importante que celles des transfos..


Je pense qu'il est nécessaire de faire un calcul même approximatif pour modéliser la manip avant de ce lancer dans une realisation à l'aveugle.

Il faut donc un cahier des charges et s'imposer les contraintes minimales...

Au pif je partirai pour une première évaluation avec une charge de l'ordre de 6W à 10 W

Sous 6 V cela fait 1,5 A

sous 30 V le courant sera de 0,3A

si la ligne à une résistance de 2 Ohms ( ligne réelle de 100m avec 2 fils) de 1,5 mm2) , la haute de tension sera de 0,6V

Si la ligne est alimentée directement en 6V la chute de tension sera de 3 V ( calcul approximatif mais si cela vous intense on fera un effort pour être plus precis ) , la lampe sera alimentee sous 3V au lieu de 6 V !

[calculair]

Je pense qu'il existe des ampoules en 3,5V ou peut être en 1,5 V,

Cela serait favorable d'avoir une consommation sous la plus basse tension possible et donc avec un courant plus fort en conservant une puissance entre 6W et 10 W

Le courant de la ligne haute tension reste aux environs de 0,3 A alors que si la ligne est alimentee avec une tension de faible exemple 3 V , le courant étant encore plus important, les pertes sont encore plus importantes....

3) je voulais ajouter

Il serait interessant d'utiliser des puissance plus grandes : en effet les transfos auraient des pertes moins grandes devant la puissance de la charge et la différences des pertes entre une ligne haute tension et basse tension sera d'un ordre de grandeur plus importante que celles des transfos..


Je pense qu'il est nécessaire de faire un calcul même approximatif pour modéliser la manip avant de ce lancer dans une realisation à l'aveugle.

Il faut donc un cahier des charges et s'imposer les contraintes minimales...

Au pif je partirai pour une première évaluation avec une charge de l'ordre de 6W à 10 W

Sous 6 V cela fait 1,5 A

sous 30 V le courant sera de 0,3A

si la ligne à une résistance de 2 Ohms ( ligne réelle de 100m avec 2 fils) de 1,5 mm2) , la haute de tension sera de 0,6V

Si la ligne est alimentée directement en 6V la chute de tension sera de 3 V ( calcul approximatif mais si cela vous intense on fera un effort pour être plus precis ) , la lampe sera alimentee sous 3V au lieu de 6 V !

[invite936c567e]

Bonjour

Le fait d'utiliser une LED est problématique.

D'une part, ce type de composant n'est pas censé supporter de tension inverse supérieure à 5V environ. Or, pour rappel une tension sinusoïdale de valeur efficace 4,29V correspond à 6V en crête.

D'autre part, lorsqu'on mène un raisonnement simple sur les valeurs efficaces (i.e. moyennes quadratiques), on suppose que la forme d'onde des courants et des tensions est sinusoïdale. Or, la présence de la LED introduction une forte non-linéarité dans la relation entre la tension et le courant au secondaire du deuxième transformateur, qui se répercute jusqu'au primaire du premier transformateur.

Dans l'hypothèse où la tension resterait parfaitement sinusoïdale (ce qui ne sera pas le cas), on obtiendrait une onde de courant comme celle-ci (en bleu) :



Pour limiter ces problèmes et se rapprocher d'une situation suffisamment simple pour être démonstrative, il faudrait :
- brancher une diode tête-bêche en parallèle sur la LED, afin de limiter la tension inverse aux bornes de la led et récupérer la demi-alternance négative du courant,
- faire en sorte que la tension directe de la LED reste négligeable devant la tension produite par le secondaire du deuxième transformateur. Par exemple, on pourrait utiliser une led rouge à haut rendement alimentée sous un faible courant (1,6V@2mA) avec une tension de sortie nominale efficace dix fois supérieure. Si une plus forte consommation de courant devait être simulée, on pourrait toujours rajouter une résistance en parallèle sur la sortie du transformateur.


Par ailleurs, il se pose le problème de la résistance interne du primaire des transformateurs d'alimentation classiques, qui est relativement élevée. Pour rendre l'expérience démonstrative, il faudrait réduire suffisamment la valeur de cette résistance devant celle des résistances simulant la ligne, soit en choisissant des transformateurs de puissance nominale élevée, soit en re-bobinant soi-même les transformateurs avec du fil de cuivre émaillé de diamètre adapté.

[calculair]

bonjour,

j'avais attiré l'attention que le courant n'était sinusoïdal avec une led , les transfos ont du mal à passer la composante continue ....!!!

a minima mettre 2 diodes têtes bêche

[rapien]

Bonjour
J'ai d'abord utilisé des transfos 10 VA (entrée 230 V, sortie 2x24V que j'ai couplé pour avoir 48V soit un rapport de 5 environ). J'obtiens les résultats suivants :
U(entrée) = 6.48 V, U(secondaire 1er transfo)=21,4V, U(primaire 2eme transfo)=17.38V, U(secondaire, 2ème transfo)=4.29V, I(diode)=4.9 mA

Pour essayer de limiter les pertes et obtenir une intensité plus grande dans la diode, j'ai utilisé des transfos de 1.8 VA, j'obtiens alors
U(entrée) = 6.51 V, U(secondaire 1er transfo)=13,7V, U(primaire 2eme transfo)=12.52V, U(secondaire, 2ème transfo)=3.41V, I(diode)=0.9 mA

Merci d'avance

Le rendement d'un transfo, moteur, générateur quel qu'il soit augmente avec sa puissance nominale. Pas en proportion. De mémoire pour un moteur, bac 1981, 80% pour 3kw, peut-être proche de 95% pour 1Mw. Un si petit transfo est p.-e. à 30%. Et se sont ces pertes là qui empêche la démo d'être probante. En cours, on a juste étudié ça sur le papier. La diode fout la merde aussi, comme te le dise certaines réponses. Mets une lampe, c'est plus réaliste.

[rapien]

Après réflexion, je me dis que le rendement de tes transfos est un handicap sérieux, voir est contre-exemplaire. Ca marchera peut-être en utilisant une charge qui consomme la puissance nominale des transfos afin de noyer les pertes à vide. Les as-tu mesurées ?