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L'énergie électrique, rendement

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Energie en Joule en Wh et kWh

Aucune conversion sans perte !

Conversion électrique vers mécanique
Avec cet exemple :
Conversion d'énergie électrique vers mécanique on aborde le point commun à toutes les conversions et ce, quel qu'en soit leur sens (électrique vers mécanique ou l'inverse) :
Les pertes sont principalement thermiquesDans tous les cas, l'utilisation d'une énergie engendre un échauffement !
Quel que soit l'effet produit in finé, l'échauffement sera systématiquement présent...
et font que tout rendement est inférieur à 1 (< 100%) !

L’énergie se symbolise avec un W 'à pieds' c'est à dire avec des 'pattes' un peu ainsi :
W
afin de le différentier de W : Watt pour la puissance




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L'énergie électrique

L'énergie est une quantité de puissance dans un temps donné.


Prenons un exemple très concret et facile à imaginer :

Pour réchauffer une pièce d'un volume donné, pensez-vous qu'un chauffage d'une puissance 2 kW soit plus performant qu'un modèle de seulement 1 kW ?
On a envie de répondre oui !
Il est vrai qu'avec une puissance 2 fois supérieure il chauffera ≃ 2 fois plus vite ou plus fort ? Les 2 'mon général' : en chauffant plus fort, il permettra à la température d'augmenter plus vite !

Mais l’énergie dans tout cela ?

Disons que vous utilisez le chauffage de 2 kW pendant 1 minute et le chauffage affichant seulement 1 kW pendant 2 minutes :
Lequel aura mieux chauffé la pièce cette fois ?
Un peu plus difficile à dire !

En effet, si les chauffages exploitent la même technologie et sont soumis aux mêmes conditions dans la même pièce, le résultat, le travailL’énergie en cours de consommation s'appelle aussi le travail
C'est un travail fourni !
fourni sera le même !

De la même manière si vous produisiez cet effet en pédalant pour entraîner un alternateurLa 'dynamo' du vélo qui porte mal son nom, nous le verrons !, un effort de 2 kW sera 2 fois plus intense, 'violent' mais durera aussi 2 fois moins longtemps et donc finalement la fatigue sera similaire et il vous faudra certainement absorber autant de caloriesCalorie est une unité d'énergie hors USI (Unité Système International).
En physique on lui préfère le Joule !
pour compenser !


Unité de l'énergie W est le Joule

Energie W = tension × intensité × temps = U × I × t
Energie W = puissance × temps = P × t

1 Joule = 1 J = 1 W × 1 s = 1 Ws1 Watt pendant 1 seconde

1 Joule = 1 V × 1 A × 1 s

1 Watt pendant 1 seconde

Plus commun en électricité :

1 Wh1 Watt pendant 1 heure = 3600 Ws = 3600 J

1 kWh L'unité de comptage et paiement de l'énergie électrique...= 3 600 000 Joules





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Rendements et conversions

η = WuEnergie utile / WaEnergie absorbée

Exemples de rendements :


Conversion vers lumière :

  • Incandescence, lampe à filament : 1 à 7%
  • Fluorescence : 3 à 20%
  • LED : 7 à 40%
Réversibilité : photovoltaïque : de 10 à 25%

Conversion mécanique

  • Moteur à balais (charbons) : < 60%
  • Moteur asynchrone : 60 à > 90%
  • Moteurs synchrones : 70 à > 90%
Réversibilité : similaire

Acoustique



Les 'haut-parleurs' utilisés en haute fidélité offrent un rendement de 0.7 à 1% !
Il s'agit là de l'un des plus mauvais convertisseur d'énergie.
Seul les procédés piézoélectriques, efficaces en aiguës, parviennent à dépasser les 3% de rendement !




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Economies d'énergie dans l'éclairage, mesures avec luxmètre


Comme vu dans la vidéoMesure efficience lumineuse wattmètre et luxmètre, l'éclairage LED est presque 10 fois plus efficient que le filament.
La fluocompacte offre un rapport d'environ 3 comparé au filament avec des contraintes :
Délai d'allumage, impact écologique (mercure...), qualité de lumière restituée (blafarde)...




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Rendements lumineux vus en vidéo

Ce tableau rappelle les valeurs expérimentées dans la vidéo.
Technologie filament (halogène), LED bas de gamme et haut de gamme
TechnologieP. ElectriquePuissance électrique consomméeP. LumineusePuissance du flux lumineux en Luxη
Filament43 Watts310 kilo-lux3.5%
LED Base5.6 W220 klx20%
LED Luxe3.2 W240 klx37%
Fluo7.5 WPour 17 W à l'allumage !24 klxAprès 2 mn !15%

Notons que la lampe fluo-compacte n'offre ces valeurs qu'après son temps d'allumage ! Quelques secondes à 17 Watts au lieu de 7.5 et quelques longues minutes à partir de 4 kilo-lux soit moins de 3% de rendement au départ !

Avons tout de même qu'une fluo-compacte de dernière génération, non représentée ici arrive à 20% de rendement et surtout moins de 20 secondes pour y parvenir !
Dans tous les cas les lampes à LED restent largement plus efficaces avec un éclairage et un rendement instantané et maximal !




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Ce qui nous est facturé ? ...




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Cours extrait du stage : INITELEC

Crée le 15 / 12 / 2016, der. màj le 29 / 07 / 2019 par : Guillaume (Guillaume DUPAS)
Contributeur Guillaume DUPAS Gu5835e07c1389f
Cours vu 97538 fois
Difficulté : ★★★☆☆
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Gu5835e07c1389f

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