Le pourquoi du comment des lignes à haute tension

L’électricité qui arrive dans nos maisons respecte certaines normes : la tension prend notamment une valeur précise, qu'on appelle tension domestique. En Europe, par exemple, celle-ci vaut 230 volts. On pourrait croire que cette tension est présente de bout en bout du réseau électrique, mais ce n'est pas le cas. À quelques kilomètres de votre compteur, la tension n'est déjà plus de 230 volts, mais de 20 000 volts !

Lignes à haute tension, image de Zonk43, sous licence CC0, wikicommons

Lignes à haute tension (par Zonk43, CC0 1.0, Wikimedia Commons).

Quand il s'agit de transporter de l'électricité sur de longues distances, la tension est augmentée d'autant plus que la distance à parcourir est grande. Les câbles sont alors soumis à des tensions très fortes, plusieurs centaines voire milliers de fois supérieures à la tension domestique. On retrouve ces valeurs dans tous les pays, y compris ceux où la tension domestique est sensiblement inférieure (au Japon ou aux État-unis, par exemple).

Mais pourquoi utilise-t-on la haute tension sur les câbles de transmission à longue distance ?

Dans cet article, vous découvrirez la réponse à cette question, qui repose seulement sur quelques notions élémentaires d'électricité (courant, tension, résistance, etc.). En avant !

Le problème : la résistance des câbles

Les câbles électriques ne sont jamais parfaits, loin de là. Comme ils ne sont généralement pas faits de matériaux supraconducteurs, ils possèdent tous les défauts des conducteurs ordinaires, et en particulier celui de résister au passage du courant. C'est en grande partie pour ça qu'il est techniquement plus avantageux d'utiliser une forte tension. Pour comprendre précisément pourquoi, nous allons comparer ce qu'il se passe avec un câble parfait, puis avec une approximation d'un câble réel.

Câble idéal

L'électricité est produite par différents générateurs, qui produisent une tension alternative d'amplitude constante : ce sont des générateurs de tension (à opposer aux générateurs de courant, qui produisent un courant alternatif d'amplitude constante). Ce sont les générateurs qui dictent la tension du réseau électrique.

Dans votre maison, vous allez brancher divers composants sur vos prises électriques, qui sont des récepteurs. Ceux-ci vont recevoir la tension présente sur le réseau électrique, et l'utiliser pour fonctionner. Un moteur électrique transformera l’électricité reçue en mouvement, un radiateur en chaleur, etc. La tension aux bornes de ces récepteurs est égale à la tension présente sur la prise, à savoir 230 volts (en Europe toujours).

Si l'on devait prendre en compte chaque récepteur de chaque maison, cela serait compliqué. Heureusement, un groupe de récepteurs peut-être modélisé par un récepteur plus gros, sans enfreindre les lois de l'électricité. Ainsi, du point de vue du réseau électrique, tout est plus simple : votre quartier, voire votre ville entière, peuvent être considérés comme un simple récepteur.

Avec des câbles idéaux, l'électricité serait transmise parfaitement entre le lieu où elle est produite (le générateur), et celui où elle est consommée (le récepteur). On pourrait alors utiliser des générateurs qui fournissent directement 230 volts, sans se soucier de quoi que ce soit. Dit autrement, la tension $U_g$ produite par le générateur serait identique à la tension $U_r$ présente sur la prise. La raison à cela est une loi fondamentale de l’électricité appelée loi des mailles : celle-ci dit que la tension produite par le générateur est égale à la somme des tensions des récepteurs placés en série.

$$U_g = U_r$$

Situation avec un câble idéal.

Situation avec un câble idéal.

Câble réel

Avec un câble réel, ce n'est pas ce qu'il se passe. Un vrai câble va se comporter comme un récepteur et on trouvera une tension à ses bornes. Tout se passe comme si le câble absorbait une partie de la tension destinée au vrai récepteur. On peut alors modifier le schéma vu plus haut pour rajouter l'effet du câble électrique, en rajoutant un récepteur placé en série avec le récepteur véritablement branché sur la prise. Dans ce cas, la tension aux bornes du générateur est égale à la tension aux bornes du récepteur à laquelle on ajoute la tension aux bornes du câble (simple application de la loi des mailles).

$$U_g = U_c + U_r$$

Situation avec un câble réel

Situation avec un câble réel.

Du point de vue du récepteur, la tension qu'il reçoit est plus faible que la tension fournie par le générateur. De manière imagée, le câble « vole » une partie de la tension fournie par le générateur et destinée au récepteur. La différence entre les deux est appelée chute de tension. Elle correspond simplement à la tension absorbée par le câble :

$$U_c = U_g - U_r$$

Mais en quoi cette chute de tension pose problème ?

Premier problème : assurer un fonctionnement correct du réseau

Premièrement, pour obtenir du 230 volts à la prise, il faudra que les générateurs produisent une tension plus élevée, afin de compenser la chute de tension. Ce phénomène devient plus problématique à mesure que la distance augmente, car la chute de tension est grossièrement proportionnelle à la longueur du câble. Avec un seul générateur et un seul récepteur, cela serait encore envisageable, mais pas dans un vrai réseau avec de multiples générateurs et récepteurs disséminés sur une grande zone.

En effet, dans un grand réseau, certains récepteurs sont connectés près des générateurs, avec de courts câbles, et d'autres plus loin, avec de longs câbles. Si l'on ne faisait rien, les récepteurs les plus lointains n'auraient pas une tension suffisante pour fonctionner à cause de la chute de tension ; mais si l'on augmentait beaucoup la tension pour compenser, les récepteurs les plus proches seraient endommagés par une tension excessive ! Il est donc nécessaire de limiter les chutes de tension pour que le réseau électrique fonctionne correctement pour tous les récepteurs.

Second problème : éviter des pertes inutiles

Deuxièmement, cette chute de tension est le signe que de l’électricité est transformée en quelque chose. Comme dit plus haut, un récepteur transforme une partie de l'énergie électrique qui le traverse en une autre forme d'énergie. Et si le récepteur branché sur la prise consomme une puissance $P_r$ qui sert à quelque chose, ce n'est pas le cas pour le câble !

Bilan des puissances dans le circuit

Bilan des puissances dans le circuit.

En effet, la totalité de la puissance $P_c$ absorbée par le câble est transformée en chaleur. Il s'agit d'un phénomène général appelé effet Joule : tout conducteur transportant de l'énergie électrique va en transformer une partie en chaleur. Dans le réseau électrique, c'est un gaspillage d'énergie pur et simple ! Pour éviter de générer de la puissance qui va finir en pertes, il faut réduire $P_c$, tout en gardant $P_r$ constant. La chute de tension est liée directement à ces pertes, et c'est en la diminuant que l'on va pouvoir diminuer l'effet Joule et donc d'économiser de l’électricité.

La solution : la haute tension

Maintenant, il faut préciser quelque chose d'essentiel : diminuer la puissance (l'énergie consommée par unité de temps) au niveau du récepteur n'est pas une chose que l'on peut se permettre. En effet, les récepteurs ont besoin d'une certaine puissance pour faire correctement ce qui leur est demandé. Dans ce qui va suivre, nous allons ainsi postuler que la puissance du récepteur est fixée une fois pour toute et que l'on ne peut pas la modifier. Toute modification de la tension ou du courant devra laisser inchangée la puissance consommée par le récepteur. Or, les lois de électricité disent que, pour un récepteur quelconque, cette puissance est égale au produit de la tension à ses bornes et du courant qui le traverse. Si on note cette puissance $P$, la tension $U$ et le courant $I$, on a alors :

$$ P = U \times I $$

Dans le circuit composé du câble, du générateur et du récepteur, fixer la puissance pour le récepteur revient à fixer la tension à ses bornes, puis déterminer le courant nécessaire pour atteindre la puissance souhaitée. Une fois le courant dans le circuit connu, on peut en déduire la puissance dissipée dans le câble par effet Joule, ainsi que la puissance totale (somme des deux précédentes).

Bilan des puissances en fonction du courant

Bilan des puissances en fonction du courant.

Si on regarde ce qui se passe dans le circuit, toute augmentation de $U_r$ devra être compensée par une diminution de $I$ dans les mêmes proportions pour conserver $P_r$. Et réciproquement, toute augmentation de $I$ devra être compensée par une diminution de la tension $U_r$ aux bornes du récepteur. Cette augmentation de $U_r$ ou de $I$ aura évidemment des effets collatéraux sur la chute de tension dans le câble. Reste à savoir s'il vaut mieux baisser la tension et augmenter le courant, ou l'inverse. En effet, la chute de tension et les pertes par effet Joule ne seront pas les mêmes selon la solution adoptée.

La première raison

Pour diminuer la chute de tension, on doit déterminer comment se comporte le câble quand il est traversé par un courant. En particulier, il faut pouvoir calculer la chute de tension, ce qui est loin d'être trivial. Pour cela, nous allons devoir faire une simplification, qui colle relativement bien à la réalité : on va supposer que le câble se comporte comme une simple résistance.

Pour rappel, une résistance est un composant qui respecte ce qu'on appelle la loi d'Ohm, nommée d'après le physicien allemand Georg Simon Ohm qui l'a découverte. La loi d'Ohm est une égalité reliant la tension aux bornes d'une résistance au courant qui la traverse. Pour simplifier, une tension apparaît aux bornes d'une résistance traversée par un courant. De plus, cette tension est proportionnelle au courant, le coefficient de proportionnalité étant appelée la résistance. Ainsi, pour une résistance $R$, parcourue par un courant $I$, et aux bornes de laquelle il y a une tension $U$, la loi d'Ohm affirme que :

$$ U = R \times I $$

Comme nous supposons que le câble se comporte comme une résistance, on peut lui appliquer la loi d'Ohm, et donc calculer la chute de tension $U_c$ en fonction de sa résistance $R$ et du courant $I$ dans le circuit. On a le résultat suivant :

$$ U_c = R \times I $$

La tension $U$ dans l'équation est la tension aux bornes de la résistance. Dans le circuit vu au-dessus, cela correspond bien à la tension aux bornes du câble, et non la tension aux bornes du récepteur ou du générateur. Seules les variations de la résistance du câble ou du courant dans le circuit auront un impact sur la chute de tension.

La loi d'Ohm montre que diminuer la résistance du câble ou le courant permet de diminuer la chute de tension. En effet, pour diminuer $U_c$, on ne peut que diminuer $I$ ou $R$. Du point de vue mathématique, les deux se valent : seuls des facteurs purement techniques devraient jouer. Et diminuer la résistance est de fait plus compliqué que de diminuer le courant. En effet, la résistance $R$ d'un câble dépend de plusieurs paramètres :

  • la longueur $l$ du câble ;
  • sa section $A$, c'est-à-dire la surface d'une rondelle de câble ;
  • et la résistivité, à savoir la résistance par unité de longueur et de section $\rho$.

Ces paramètres permettent de calculer $R$ à l'aide de la formule suivante :

$$R = \rho \times \frac{l}{A}$$

D'après une image de de Defigoras, Wikicommons, CC-BY-SA 3.0

Calcul de la résistance d'un cylindre (d'après Defigoras, Wikimedia Commons, CC-BY-SA 3.0).

La longueur du câble étant fixe (on ne peut pas rapprocher les maisons du générateur en claquant des doigts), on ne peut jouer que sur la résistivité et la section. Dans les grandes lignes, la résistivité ne dépend que du matériau, mais les alternatives aux matériaux standards sont, en fonction des applications, soit trop chères soit trop fragiles. Augmenter la section posera aussi des problèmes : non seulement cela reviendrait plus cher, mais le poids des câbles augmenterait au point de ne plus être utilisable. La résistance ne peut donc pas être réduite simplement. Il ne reste plus que la diminution du courant, ce qui marche en pratique à la perfection. C'est à cela que sert la haute tension : en augmentant la tension, on peut diminuer le courant (et donc la chute de tension), sans toucher à la puissance du récepteur.

La seconde raison

Nous allons maintenant voir ce qu'il en est pour le second problème, à savoir les pertes par effet Joule, responsables d'un gâchis d'énergie. Dit simplement, toute la puissance électrique consommée par le câble est transformée en chaleur. Les pertes par effet Joule sont donc strictement identiques à la puissance électrique, c'est-à-dire $P_c$.

Pour trouver comment diminuer les pertes par effet Joule, il va falloir les calculer. Il faut donc exprimer $P_c$ en fonction des autres paramètres du circuit (courant, résistance du câble, etc.). Pour ce faire, il suffit d'appliquer la formule générale $P = U \times I$ au câble :

$$ P_c = U_c \times I $$

En clair, cette formule indique que diminuer le courant et diminuer la chute de tension permettent tous deux de diminuer les pertes par effet Joule. Mais quelle est l'influence de la résistance $R$ du câble ? Pour le savoir, on peut remplacer $U_c$ par son expression (simple application de la loi d'Ohm) :

$$ P_c = U_c \times I = (R \times I) \times I = R \times I^2 $$

En somme, on a :

$$ P_c = R \times I^2 $$

On en déduit qu'il vaut mieux diminuer le courant que de toucher à la résistance. En effet, diviser la résistance par deux divisera la puissance par deux. Mais diviser par deux le courant divisera la puissance non par deux, mais par son carré (quatre). De manière générale, diviser la résistance par $x$ divisera la puissance par $x$, alors que faire la même chose sur le courant divisera la puissance par $x^2$. Le gain est donc plus fort avec une diminution du courant.

$$ P_c' = R \times \left(\frac{I}{x} \right)^2 = R \times \frac{I^2}{x^2} = \frac{P_c}{x^2} $$

Et c'est assez simple de comprendre pourquoi : si vous diminuez la résistance, vous diminuez la chute de tension sans toucher au courant. Par contre, diminuer le courant diminue à la fois le courant lui-même, mais aussi la chute de tension (via la loi d'Ohm, $ U_c = R \times I$). Diminuer le courant est donc à l'origine d'un double effet kiss-cool !

En bref, la haute tension est utilisée pour deux raisons fortement liées : en diminuant le courant nécessaire pour garder la même puissance, elle permet de réduire la chute de tension et les pertes par effet Joule. Sans ça, il serait impossible de transporter le courant sur de longues distances.

D'ailleurs, au début de l'ère électrique (fin du XIXe siècle), les centrales se trouvaient au plus à quelques kilomètres des lieux de consommation, à cause de chutes de tension et de pertes dissuasives avec les niveaux de tension disponibles à l'époque. De nos jours, les lignes électriques s'étendent sur des centaines de kilomètres, avec des chutes de tension minimes (moins de 3%) et des pertes par effet Joule faibles (de l'ordre de 5% en France). Si l'on divisait simplement la tension par deux, la chute de tension atteindrait presque 5% et les pertes 20% !

Les avantages de la haute tension en font un choix technologique incontournable pour le transport d'électricité sur de longues distances, malgré toutes les précautions que son usage impose, notamment en matière de sécurité.

Je remercie Mewtow, pour son rôle significatif dans la rédaction de l'article, Gabbro, rezemika et Sanoc pour leurs retours lors de la bêta, ainsi que zeqL pour la validation.

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21 commentaires

À noter aussi (sans vouloir faire de polémique sur l'électrosensibilité), diminuer le courant diminue aussi le rayonnement électromagnétique du conducteur. Bien que ça n'est aucune conséquence apparente1, c'est toujours ça de pris !

  1. (En vrai le conséquences pourraient aller de la perturbation des capteurs se basant sur les champs magnétiques (comme les boussoles) ou la perturbation de technologies sans fil) ↩

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Génial, j'ai adoré l'article ! Eskimon a évoqué le rayonnement électromagnétique du conducteur, est-ce ce rayonnement qui cause tant de peur ? (Les ondes c'est pas bien tout ça…)

dbzlouis

Oui et non. Le rayonnement produit par un courant électrique est un "simple" champ électromagnétique, mais ca reste du magnétisme. Ce qui fait plus polémique à l'heure actuelle c'est la "soupe" électromagnétique dans laquelle on baigne continuellement (wifi et bluetooth (2.4GHz), TNT, FM, fréquences libres utilisés par l'internet des objets (autour des 868MHz en Europe, 900 en Amérique du Nord), etc).

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Merci pour cette article. Je n'ai jamais été fan d'électricité (la science qui l'entoure) mais c'était clair et j'ai appris beaucoup de chose.

Sinon en tant que parapentiste je n'aime pas ces grilles pains, en habitant de la montagne je trouve dommage de voir des paysages détruits par ces lignes et poteaux (on peut faire des jolis photos de pylône, mais au dessus des alpages bof…), et je m'inquiète aussi pour les effets sur les écosystèmes autour de ces lignes (et donc sur nous directement ou non).

Une ligne haute tension c'est comme dit dans l'article de l'énergie qui se dissipe tout le long. Et si je comprends bien Eskimon, pas que en chaleur. Je pense que transformer un "paysage électromagnétique" c'est pas sans impact.

Je trouve un peu dommage la politique électrique qui a été menée à une époque et qui nous impose ce gaspillage d'énergie… Une production mieux proportionnée et distribué aurait probablement permis de sauvegarder certains paysages.

Beaucoup d'installations hydroélectriques (très utiles en hiver !) contestées au début sont très belles et profitent aux paysages (Lac de Serre-Ponçon…). Les éoliennes sont magnifiques, un parking couverts de panneaux photoélectriques permet de rafraichir la végétation qui se trouve dessous. Le tout rapproche les générateurs des récepteurs. Je crois que réduire les pertes en construisant des maisons un peu plus intelligemment n'est pas une mauvaise idée non plus. Probablement beaucoup plus difficile à gérer et coûteux (ou pas, tous ces artisans qui pourraient travailler à rénover des jolis corps de ferme, installer de la géothermie, des panneaux, de l'isolation…).

Bref, c'était un méli mélo de mes pensées autour de ces grilles pains. :D Rien à voir avec le pourquoi du comment on a des lignes hautes tensions et pas hauts courants. ^^

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Un article très intéressant, et qui rafraichit la mémoire ;) Pour améliorer le transport c'est de l'alternatif qui passe , et en triphasé, si quelqu'un sait pourquoi , je veux bien savoir ;) Un autre problème est la tension de claquage de l'air ( de l'ordre de 300 000 V/m je crois ) qui implique de mettre les ligne en hauteur (a 3~4 metres de haut ) pour faire passer des tensions plus importantes, et donc réduire encore les pertes ;) (si la différence de potentiel est trop grande entre le cable et le sol, l'air claque ( se ionise ) et on se retrouve avec un bel éclair :D )

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Pour répondre à Fulbert, le transport d'energie ne se fait pas avec des technologies "sans fils", le rendement serait beaucoup, beaucoup, beaucoup trop faible. Donc évidemment, le paysage en souffre un poil mais habiterais-tu en montagne sans électricité ?

Sinon il y a 3 problématique dans l'utilisation de l'électricité : la production, le transport et la distribution. Et il faut bien comprendre une chose : l'électricité n'est pas stockée sur de telles échelles de puissance. Cela implique que toute l'électricité que vous consommez à partir du secteur est produit en direct (environ, car l'électricité a tout de même une vitesse de propagation). Cela répond donc à ta question de la proportionnalité : imagine que tu as tout tes appareils éteint chez toi, et d'un coup tu allume le chauffage, le four, le lave-linge et le frigo en même temps, ta consommation varie d'un seul coup et la production doit suivre (en vrai, tu vas probablement disjoncter à ce moment là), et maintenant imagine ce phénomène à l'échelle industrielle. C'est ce qui nous amène à avoir jusqu'à des centrales entières en réserve, et à avoir une production "mal proportionnée".

Pour ce qui concerne les solutions proposés avec l'énergie renouvelable, c'est en effet très compliqué. Au niveau technique, tout les endroits ne sont pas propice à ces solutions, le raccord au réseau électrique n'est pas simple et l'énergie que l'on en retire n'est pas suffisante. Au niveau économique, ça coute effectivement très cher, l'investissement dans les panneaux solaires est très important comparé à leurs rendements, la maintenance des éoliennes est très complexe et donc chère etc… Au niveau géopolitique, c'est certainement le plus compliqué, les installations dépendent du lieu dans lequel elles sont placées et donc de la population qui ne l'acceptera pas toujours, tant au niveau de chacun (certains ne veulent pas de panneau solaire au dessus de leur tête, certain comme toujours casseront le matériel suite à une soirée arrosée ou en signe de rebellion) qu'au niveau de nos chers représentants politique (bon pour l'instant, les énergies renouvelables ça fait bonne impression donc ils sont plutôt pour mais rien n'est plus instable que leurs choix). Remarque : Ces solutions ne résolvent pas pour autant ton problème de ligne haute tension dans les montagnes.

Et en ce qui concerne les rayonnements électromagnétiques, les électriciens veillent à ce qu'ils restent de faible puissance, et ils sont donc bénins. Il est moins dangereux d'être soumis au rayonnement électromagnétique du réseau de transport électrique qu'à la lumière du soleil.

En bref, certes l'électricité pose quelques problèmes, mais les électriciens font au mieux pour les résoudre et personne n'est mieux placé qu'eux pour proposer les solutions. Donc il faut arrêter la psychose et la démagogie, vous n'avez tout simplement pas les connaissances suffisante pour leur dire ce qu'il faut faire, ingénieur en électricité est un métier qui ne s'improvise pas.

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@Fab, c'est en partie vrai, le triphasé est relativement pratique pour les moteurs mais nous utilisons aussi du monophasé. Le triphasé est utilisé là où le couple, c'est-à-dire la force par la distance, prime sur la vitesse. Par le biais de contacteurs moteurs, dans la majorité des cas tels que les escaliers mécaniques, les tapis roulant des caisses de supermarché encore les pompes des filtrations de piscine, nous allons simplement démarrer et tourner en charge, un seul suffit ici. En revanche, avec des applications comme les ascenseurs, il en faudra un par sens de marche. Et pour tourner dans l'autre sens, on inverse deux phases tout simplement, généralement U1 et U3. La construction aussi se sert de triphasé, notamment les centrales à béton monobloc type ORU KOALA et les grues. Et celles-ci ont une particularité, elles sont dotées d'appareils permettant de faire varier la vitesse de rotation des moteurs, que nous appelons de variateurs de fréquences. En effet, c'est la fréquence qui va déterminer la vitesse, d'ailleurs, les formules sont voisines puisque liées quelque part. "F=1/T" et "V=D/T" la différence étant que la distance D et remplacée par 1s.

Mais on en trouve aussi en informatique. Les lecteurs DVD et les disques durs ondulent eux-mêmes le courant continu pour avoir du triphasé. Et comme ils le génère, ils en profite pour le monitorer (le surveiller) et c'est avec ça que ces équipements peuvent connaître avec précision leurs positions sur les supports.

Cela dit, l'autre avantage du triphasé, c'est aussi d'éviter la surcharge qui arriverait en monophasé. Ainsi, il y a des automates industriels et des armoires de commandes et de puissance qui n'utilise que 24 ou 48V et embarquent un transformateur pour avoir juste ce qu'il faut. Par conséquent, si une des phases disjoncte, il se peut qu'il en reste deux sous tension et qui permette, par un simple changement de prise, d'avoir à nouveau du jus.

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Bonjour, Cet article est très intéressant et je comprends la logique de ce que tu expliques, mais j'ai toutefois une question : comment fait-on pour augmenter considérablement la tension (20000 volts par exemple) sans augmenter l'intensité ou la résistance proportionnellement, vu que U = R.I ? Je comprends qu'on veuille augmenter la tension pour diminuer l'intensité (à puissance constante) car P = U.I, mais augmenter la tension ne revient-il pas aussi à augmenter l'intensité (en supposant une résistance constante) car U = R.I ?

Si on fournit une tension énorme avec le générateur, pourquoi est-ce que l'on n'a pas une intensité énorme au récepteur, en supposant des résistances constantes ?

Tu écris "Si on regarde ce qui se passe dans le circuit, toute augmentation de Ur devra être compensée par une diminution de I dans les mêmes proportions pour conserver Pr" (c'est sous le schéma des puissances en fonction du courant), pourtant une augmentation de Ur n'entraîne-t-elle pas aussi une augmentation de I car U=RI ? C'est ça qui me gêne dans cette explication, peux-tu m'éclairer stp ?

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[…] comment fait-on pour augmenter considérablement la tension (20000 volts par exemple) sans augmenter l'intensité ou la résistance proportionnellement, vu que U = R.I ?

Tous les composants ne sont pas des résistances, il n'y a pas que la loi d'Ohm dans la vie ! Pour faire de la conversion de puissance sur les réseaux électriques (courant alternatif), on utilise des transformateurs. Le principe consiste à transformer l'énergie électrique en énergie magnétique, puis de nouveau en énergie électrique. Grossièrement, la transformation utilise les propriétés des bobines pour mettre plus d'énergie sur la partie "tension" et moins sur la partie "courant".

[…] Je comprends qu'on veuille augmenter la tension pour diminuer l'intensité (à puissance constante) car P = U.I, mais augmenter la tension ne revient-il pas aussi à augmenter l'intensité (en supposant une résistance constante) car U = R.I ?

Si on fournit une tension énorme avec le générateur, pourquoi est-ce que l'on n'a pas une intensité énorme au récepteur, en supposant des résistances constantes ?

Tu écris "Si on regarde ce qui se passe dans le circuit, toute augmentation de Ur devra être compensée par une diminution de I dans les mêmes proportions pour conserver Pr" (c'est sous le schéma des puissances en fonction du courant), pourtant une augmentation de Ur n'entraîne-t-elle pas aussi une augmentation de I car U=RI ? C'est ça qui me gêne dans cette explication, peux-tu m'éclairer stp ?

Astrium

Tu supposes mal : la résistance du récepteur est fonction de la tension. Si tu veux avoir une puissance consommée constante pour un récepteur de type "résistance", alors tu devras le concevoir pour qu'il soit adapté à la tension de fonctionnement. Par exemple avec une tension 10 fois plus élevée, la résistance devra être 100 fois plus grande.

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Bonjour à tous. Merci pour cet article tout d’abord qui expose très bien différentes notions fondamentales en transport d’électricité.

Je reste tout de même avec une question, qui se rapproche de celle d’Astrium. On élève la tension pour diminuer les pertes par effet Joule… d’accord. Ceci est directement relié à l’expression de Pc qui est Pc=R.I.I MAIS, Pc s’exprime aussi comme Pc=Uc.Uc/R … Eh oui, simplement car Uc=R.I Comment expliquer ce paradoxe :

  • on élève la tension pour diminuer l’effet Joule alors que la puissance dissipée par effet Joule est proportionnelle au carré de la tension (que l’on vient d’augmenter).
  • on élève la tension pour diminuer l’effet Joule, et puisque Pc=Uc.I alors on diminue le courant à Pc constante. Ce qui reviendrait donc à diminuer R.I.I …….. D’un côté on augmente avec l’expression utilisant Uc.Uc/R et d’un autre coté on diminue en utilisant l’expression R.I.I !!!!
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Attention à ne pas confondre la tension aux bornes du câble, aussi appelée chute de tension, et la tension du générateur !

Les pertes dans le câble sont proportionnelles au carré du courant (qui est le même dans le générateur, le câble et le récepteur) et aussi proportionnelles au carré de la tension aux bornes du câble :

Pc=UcI=RI2=Uc2RP_c = U_c I = R I^2 = \frac{U_c^2}{R}

Quand on parle d’augmenter la tension, il s’agit de la tension du récepteur (et on adapte celle du générateur en conséquence), à puissance égale. Autrement dit, ce n’est pas UcU_c qu’on choisit d’augmenter, mais UrU_r (et on adapte UgU_g en conséquence) ! Quand on augmente UrU_r à puissance égale, on diminue le courant dans le récepteur et par la même occasion le courant dans le câble, ce qui diminue par ricochet la tension à ses bornes. Dans les deux formules pour les pertes, on donc a bien une diminution.

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Quand on parle d’augmenter la tension, il s’agit de la tension du récepteur (et on adapte celle du générateur en conséquence), à puissance égale. Autrement dit, ce n’est pas UcU_c qu’on choisit d’augmenter, mais UrU_r (et on adapte UgU_g en conséquence) ! Quand on augmente UrU_r à puissance égale, on diminue le courant dans le récepteur et par la même occasion le courant dans le câble, ce qui diminue par ricochet la tension à ses bornes. Dans les deux formules pour les pertes, on donc a bien une diminution.

Aabu

J’ai le même problème sekidr. Je me heurte à une contradiction. Dans votre explication à sekidr, vous dites qu’on augmente Ur et qu’on adapte celle du générateur. Si on veut Ur = 230 V, et qu’on prend Ug = 200 000 V, Uc = Ug - Ur = quasiment 200 000 V. Alors que si on prend Ug = 240 V, Uc = 10 V … Il y a donc une beaucoup plus grande perte de puissance par effet Joule quand Uc est très grande, que si Uc est très faible (transport à basse tension) …

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Dans le calcul que tu fais, la situation n’est pas du tout comparable dans les deux cas.

Dans ton premier exemple, quand tu dis vouloir Ur = 230 V et Ug = 200 000 V, tu dis en fait que tu veux soit un courant énorme, soit une une résistance très importante pour provoquer la chute de tension nécessaire (Uc = R I), ou un mélange des deux.

Dans ton deuxième exemple, la situation est très différente. La chute de tension est faible, ce qui veut dire que la résitance ou le courant n’est pas comparable.

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