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Électricité

Alimentation électrique

Le terme d’alimentation électrique désigne un ensemble de systèmes capables de fournir de l’électricité aux appareils fonctionnant avec cette énergie.

Une alimentation électrique est, en particulier, un appareil ou appareillage plus ou moins complexe, destiné à fournir de l’électricité, à partir d’un réseau électrique à un autre appareil. Cet appareil assurant une ou plusieurs fonctions grâce à l’électricité, mais celle-ci doit avoir des caractéristiques en courant, tension et, fréquence spécifiques, sous peine de dysfonctionnement ou pire de destruction.

Production distribution

Production

La production d’électricité en masse se fait dans des centrales électriques par transformation d’énergie ou :

  • Les combustibles fossiles : gaz, charbon, pétrole,
  • L’énergie nucléaire par fission ou fusion,
  • L’énergie solaire,
  • L’énergie de cogénération, géothermique,

passent par une transformation de la matière de base en énergie thermique, puis en énergie mécanique par contre,

  • L’énergie éolienne,
  • L’énergie hydraulique,
  • L’énergie marémotrice,

sont simplement canalisées pour fournir de l’énergie mécanique ;

Groupe : moteur thermique, alternateur.

Ensuite des alternateurs ou génératrices transforment cette énergie mécanique en électricité.

La transformation énergie thermique/mécanique se réalise quasi exclusivement : par un cycle vapeur (voir machine à vapeur) ce qui donne un rendement proche de 30 a 40%.

La puissance de ces usines est exprimée en kilowatts (kW), mégawatts (MW) ou gigawatts (GW) et, l’énergie qu’elles produisent donnée en kilowatts-heures (kWh), MWh, GWh. Les centrales électriques sont souvent proches des lieux de grande consommation, ainsi que des sources froides, pour les thermiques (fleuve, mer, océan, couloir de vent) et, bien sur, de la source d’énergie lorsque c’est possible (mine de charbon, stockage de gaz, gros débit d’eau, haute chute d’eau…). Elles sont reliées entre elles par un réseau de transport d’électricité.

Réseau de transport d’électricité

L’électricité produite dans les centrales électriques est transportée jusqu’aux postes de transformations par des lignes oû l’électricité circule sous haute tension (400kVolts environ) afin de réduire les pertes. Ces lignes sont le plus souvent aériennes (câbles tendus entre des pylônes jalonnant les campagnes) mais tendent , lorsque c’est techniquement possible et économiquement supportable, à être enterrées pour des raisons politiques, esthétiques, écologiques et de sécurité. L’electricité est ensuite transformée en 225kVolts est distribué au grande entreprise (SNCF, Sidérurgie,…) ou retransformée en 20kVolts pour les entreprises puis par un dernier transformateur en 400 Volts au habitations.

Marché de l’électricité

Le marché de l’énergie électrique s’appuie sur : la production, les réseaux de transports et de distributions ainsi que bien évidemment sur la consommation de l’électricité.

Tarifications

La tarification de l’électricité ne suit pas seulement des politiques commerciales classiques, modifiant le prix selon la volume consommé. L’énergie électrique est un bien particulier, difficile à stocker, démarrer, ralentir, ou arrêter une unité de production est bien plus délicat, que d’appuyer sur un interrupteur côté consommateur. C’est pourquoi on peut trouver des options tarifaire incitant à rendre la consommation plus homogène et variant selon les périodes de la journée ou de l’année. Exemple le plus connu: le tarif heures creuses et heures pleines. Ordre de grandeur en 2005 et en France: 0,10 €/kW.h le jour et 0,07 €/kW.h la nuit. Cela a obligé les fournisseurs a doté leur systèmes de comptages d’un organe permettant la modification du tarif à distance, le producteur envoie un signal horaire sur les lignes indiquant la période en cours, Ce signal est relayé par un contact sec, dans le but d’asservir le fonctionnement de certain appareil gros consommateur au tarif le plus avantageux. Exemple le chauffe-eau électrique : Il est équipé d’une réserve d’eau qui n’est chauffée généralement que la nuit, pour être consommée au fil de la journée. Un relais dédié, situé dans le tableau électrique de l’habitation, se charge de couper ou d’établir le circuit de l’appareil selon le signal tarifaire reçu.

Consommation

Industriel

Pour l’alimentation électrique des sites industriels, très gros consommateurs, l’électricité arrive en haute tension. Elle n’est transformée en basse tension, qu’au plus près des installations gourmandes en énergie, toutes ces installations sont généralement montées et maintenus par l’industriel.

Poste de transformation (transformateur électrique)

Poste de transformation
transformateur électrique

Pour pouvoir assurer la distribution dans des conditions de sécurités acceptables, l’électricité des lignes de transport passe par des postes de transformation ou l’on abaisse sa tension

voir : poste électrique

Distribution

Des postes de transformation jusqu’aux consommateurs en appartement, villa, bureaux, magasins, les lignes électriques véhiculent un courant basse tension.Voir : 

Bâtiment

Tableau électrique domestique

À l’entrée du local du consommateur, le fournisseur d’électricité installe un compteur qui permet à ce dernier de facturer au consommateur la quantité exacte d’électricité connsommée par ce dernier.

  1. Les normes et règlements en matière de sécurité électrique imposent, depuis longtemps, que des systèmes de protections soient intégrés au local où se fait la consommation d’électricité.
  2. Ces systèmes de type protection des personnes et protections des lignes d’alimentations (prévention des incendies) sont regroupés sur un tableau accessible rapidement aux occupants du local en cas de nécessité, électrocution de personne ou à l’incendie d’un appareil.

Appareillage industriel

  • TGBT
  • Machines : moteur électrique, four, électrolyse, chauffage, réfrigération.

Appareillage domestique

Alimentation intégrée

Dans la plupart des appareils électroménagers et de bureau, certains circuits nécessitent une alimentation électrique de caractéristiques différentes de celle distribuée à partir des compteurs électriques individuels. A l’entrée des appareils, avant ou intégré à l’alimentation, on trouve un filtre destiné à supprimer les parasites entrants, mais surtout ceux générés par l’alimentation elle-même et ceux de l’appareil qui pourraient perturber le réseau.

Alimentation de PC.
Alimentation intégrée

On peut distinguer deux types principaux d’alimentation :

  • Celles de faible puissance qui ne servent qu’a alimenter une petite partie de l’appareil : La majoritée des appareils électroménagers un minimum sophistiqué, peuvent se décomposer en deux parties électriques distinctes, le circuit de commande et le circuit de puissance.
    • Le circuit de commande, puisqu’il sert d’interface avec l’homme est en très basse tension, une alimentation transforme le 230 V en une tension (inférieur à 50V, généralement 12V) compatible avec le circuit de commande.
    • Le circuit de puissance se voit alimenté par la tension du secteur à travers un organe de commutation piloté par le circuit de commande.
  • Et celles par laquelle transitent toute l’électricité consommée par l’appareil, celle-ci fournissent souvent plusieurs tensions séparées, affectées à des tâches différentes.

Alimentation séparée

Alimentations basse tension externe
Alimentation séparée

Les avancés technologiques favorisant une consommation de plus en plus réduite des appareils, les petits appareils domestiques et de bureaux : récepteur radio, téléphone, lampe de bureau, imprimante, sont alimentés pour des raisons de sécurités et, parfois d’esthétique, en très basse tension à l’aide d’un bloc d’alimentation externe. Fréquemment ce bloc n’est qu’un simple transformateur abaisseur de tension, parfois associé à un redresseur délivrant une tension continue, parfois un Régulateur de tension complète ces alimentations.

Alimentation de laboratoire

Alimentation de laboratoire.
Alimentation de laboratoire

Dans les ateliers et laboratoires où l’on conçoit, teste ou, répare l’appareillage électrique et électronique, des alimentations beaucoup plus sophistiquées permettent d’alimenter avec un maximum de sécurité, les parties des appareils en cours d’examen ou de test. Tous les paramètres des courants et tensions à délivrer peuvent être réglés séparément et très précisément pour éviter tout dommage aux matériels et aux personnels.

Système de protection

  • Paratonnerre.
  • Mise à la terre.
  • Blindage
  • Disjoncteur.
  • Fusible.

Appellations standards

  • THT = très haute tension (cette appellation n’existe plus actuellement dans la législation française)
  • HT = haute tension
  • BT = basse tension
  • TBT = très basse tension

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