Condensateur en montage supraconducteur

[migyonne]

Bonjour à tous!
Existe t'il des condensateur en technologie "supraconducteur"?
Apparemment, il semblerait que non et cela semble inutile puisque le condensateur lui-même ne dissipe pas d'énergie... mais je ne sais pas tout!
J'ai vu un bref résumé des pertes d'énergie lors de la charge 'classique' d'un condensateur :
Effet Joule, Résistance interne du générateur, Inductance, Résistances parasites, Perte d'énergie par polarisation du diélectrique...
1 - Bref, il semblerait plutôt qu'il faille s'attarder plutôt a "refroidir" les fils et connections?
2 - l'utilisation d'un fil supraconducteur entre un générateur et un condensateur éliminerait t'il la résistance 'du chemin', ce qui permettrait de transférer de l'énergie de manière plus efficace et sans pertes dues à la dissipation résistive? (un peu, beaucoup?..)
3 - si l'on met une bobine ou le primaire d'un transformateur, en technologie "supraconducteur" aussi, entre le générateur et le condensateur (EN SERIE, donc), il y aurait création de champ magnétique dans cette bobine ou ce transformateur, sans trop de perte d'énergie, lors de la charge du condensateur?
Merci pour vos réponses!
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[gts2]

Bonjour,

Lors de la charge "classique" d'un condensateur, on pert toujours la moitié de l'énergie quelque soit la résistance.
Quand la résistance tend vers zéro, le courant tend vers l'infini et il est bien connu que peut donner n'importe quoi.
Pour aller plus loin, on trouve des choses en général sur la mise en relation de deux condensateurs : Two_capacitor_paradox

Mettre une bobine idéale supprime bien les pertes en contrôlant le courant mais la tension aux bornes du condensateur oscille indéfiniment.

On peut recharger un condensateur sans pertes avec un hacheur, donc il faut non seulement une bobine mais des interrupteurs commandés.

[stefjm]

Pour le RC avec R=0, on peut le modéliser avec les distributions et on transfert instantanément toute l'énergie fournie par la source de tension dans le condensateur avec un dirac de courant pour obtenir l'échelon de tension aux bornes du condensateur. j'ai toujours eu un peu de mal à appréhender ce cas.

[Gwinver]

Je ne comprends pas très bien comment modéliser un processus physiquement impossible.
Un supraconducteur pourrait permettre d'envisager une résistance nulle, mais il reste l'effet inductif lié à une forte variation de courant.

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

La puissance Joule Ri^2 fait apparaitre un Dirac au carré non défini.

[stefjm]

Je ne comprends pas très bien comment modéliser un processus physiquement impossible.
Un supraconducteur pourrait permettre d'envisager une résistance nulle, mais il reste l'effet inductif lié à une forte variation de courant.

Dès qu'on tient compte d'un effet inductif, on obtient :

https://www.wolframalpha.com/input?i...%29%2Cp%2Ct%5D

La puissance Joule Ri^2 fait apparaitre un Dirac au carré non défini.

Je ne sais pas faire avec un dirac au carré, mais 0 est absorbant pour la multiplication, donc si on admet ce principe de base, la puissance Joule est nulle.

[gts2]

Je ne sais pas faire avec un dirac au carré, mais 0 est absorbant pour la multiplication, donc si on admet ce principe de base, la puissance Joule est nulle.

R=0 et i=delta(t), pour moi, c'est le passage à la limite de R->0 et i->delta(t), je ne suis pas sûr que le passage à la limite soit trivial.
Dans le cas présent, en prenant un delta de physicien limite de (d'intégrale 1) lorsque , cela marche parce que R=C/a et donc qui ne pose pas de problème. Mais est un dirac et la somme donne bien

[migyonne]

gts2 :
"Lors de la charge "classique" d'un condensateur, on pert toujours la moitié de l'énergie quelque soit la résistance..."

Oui, la perte d’environ 50 % de l’énergie observée lors du transfert de charge entre deux condensateurs identiques, indépendamment de la présence ou non d’une résistance série, ne constitue cependant pas un résultat surprenant( ni paradoxal). Ce phénomène peut être interprété comme une conséquence intrinsèque du mode de transfert d’énergie dans un système purement capacitif.

Une analogie hydraulique permet d’en donner une intuition : le transvasement d’un fluide entre deux récipients s’accompagne de turbulences responsables de pertes énergétiques importantes. En revanche, l’insertion d’un dispositif inertiel, tel qu’une turbine lestée, permet de réduire significativement ces pertes. Grâce à l’énergie cinétique stockée dans la turbine, il devient possible d’extraire une fraction bien plus importante du fluide du premier récipient. Dans cette analogie, la turbine joue un rôle comparable à celui d’une inductance dans un circuit électrique, c'est, je pense, ce que vous voulez dire.

On comprend bien par là que tenter de récupérer au passage, pendant le transfert, dans ce montage 'traditionnel' une quelconque fraction d'énergie sur la turbine ne servirait apparemment qu'a perturber le processus...

Dans le contexte de la supraconductivité, par contre, on peut ainsi envisager l’insertion du primaire d’un transformateur dans le circuit reliant le générateur au condensateur. Lors de la phase de charge du condensateur tampon, un champ magnétique transitoire se développe dans le primaire. L’énergie associée à ce champ pourrait alors être récupérée sur le secondaire du transformateur, avec des pertes négligeables, tout en ne faisant pas obstacle à la charge du condensateur.

Gwinver :
"Je ne comprends pas très bien comment modéliser un processus physiquement impossible.
Un supraconducteur pourrait permettre d'envisager une résistance nulle, mais il reste l'effet inductif lié à une forte variation de courant."

Il est vrai que la résistance du bobinage est alors remplacée par une inductance, dont les effets diffèrent de ceux d’un élément dissipatif. Toutefois, cette inductance n'introduit qu'une inertie dans le transfert d’énergie, permettant un échange plus progressif et potentiellement réversible entre les formes de stockage électrique et magnétique. Cette inertie contribue également à un meilleur contrôle du processus (expérimental).

Sans invoquer de mécanismes non conventionnels, il apparaît que la supraconductivité offre un cadre particulièrement favorable à l’exploitation de tels dispositifs réactifs pour un transfert d’énergie à haut rendement.
Est ce que cela vous est imaginable et quelles remarques pouvez-vous apporter?
Je peux vous proposer un schéma, mais je suis sûr que vous imaginez déjà bien le principe et voir ce qui serait susceptible de vous interpeler dans ce concept.
Enfin, une dernière question:
À l’état actuel des technologies, la consommation énergétique du système cryogénique utilisé pour refroidir les supraconducteurs est-elle proportionnelle à l’énergie (ou à la puissance) qui traverse le supraconducteur ?
Merci.

[gts2]

Les transferts d'énergie à haut rendement cela existe sans supraconductivité, il faut un peu d'électronique pour contrôler le transfert.

[Antoane]

Bonjour,

dans un convertisseur de puissance, la majorité des pertes vient typiquement des composants électroniques, en particulier actifs (transistors) et non des "fils". On trouve des cas particuliers dans lesquels les courants sont très grands et les tensions très faibles, rendant le terme R*I important -- par exemple les datacentres ou, à une autre échelle, la transmission d'énergie sur des centaines ou milliers de km. Encore faudrait-il faire la connection entre le convertisseur "froid" (-200 °C?) et la puce

Faire fonctionner les composants actifs à des températures criogéniques peut améliorer le rendement, et c'est étudié, mais le coût du frigo ne rend ça intéressant que si la source de froid est "gratuite" -- eg. dans un système alimenté par de l'H2 liquide. J'imagine qu'on pourrait envisager refroidir ainsi les composants magnétiques, mais je n'ai jamais vu d'étude sur le sujet - et le gain serait a priori limité.