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Série d'exercices : Production transport et utilisation de l'énergie électronique - TL2

Classe:

Terminale

Exercice 1

1. Chacune des phrases ci-dessous comporte une erreur qu'il vous faut rectifier.

Recopier la phrase rectifiée sur votre feuille.

1.1. Un alternateur se compose d'un aimant et d'une turbine.

1.2. Dans une centrale hydroélectrique, l'énergie thermique est convertie en énergie électrique.

1.3. Dans une centrale hydroélectrique, c'est de la vapeur d'eau qui fait tourner la turbine.

1.4. Une énergie renouvelable est une énergie inépuisable, qui se renouvelle lentement

2. Recopier et compléter les phrases suivantes en soulignant les mots manquants.

2.1 Un alternateur est une machine génératrice de.............alternatif. Il transforme l'énergie..........en énergie électrique

2.2. Un...............qui comporte un nombre $N_{1}=200$ spires au primaire et $N_{2}=600$ spires au secondaire est un............de tension

Exercice 2

1. La tension de sortie de l'alternateur d'une centrale électrique est élevée au moyen d'un transformateur dont la plaque signalétique prote les indicateurs : $98\,MVA\ /\ 11.5\,kV\ /\ 136\,kV\ /\ 50Hz$

1.1. Que représentent ces valeurs ? $98\,MVA$ : $kV$ : $kV$ : $Hz$ :

1.2. Calculer le rapport de transformation $m.$

Celui-ci est-il élévateur ou abaisseur de tension ?

Quel est sa fonction ?

1.3. Calculer les intensités $I_{1}$ et $I$

2. Pour chaque situation, indiquer si le transformateur est élévateur ou abaisseur de tension et calculer son rapport de transformation.

2.2. Un poste de transformation électrique est passé de $20\,kV$ à $400\,V$

2.3. Un poste de transformation électrique est passé de $230\,V$ à $23\,kV$

Exercice 3

1. La turbine d'une centrale thermique reçoit en une heure une énergie de $270$ $GJ$ et un alternateur fournit au réseau électrique une énergie de $208\,MGJ$

1.1. Calculer la puissance reçue par la turbine et la puissance transmise au réseau par l'alternateur

1.2. Calculer le rendement de deux façons

2. Une centrale hydraulique utilise l'énergie cinétique d'une chute d'eau pour faire tourner une turbine. Un alternateur utilise l'énergie mécanique fournie par la turbine pour produire de l'énergie électrique. L'énergie produite est alors acheminée vers les consommateurs.

2.1. Schématiser la chaîne énergétique au niveau de la turbine

2.2. Exprimer le rendement de conversion de la turbine

2.3. Schématiser la chaîne énergétique au niveau de l'alternateur

2.4. Exprimer le rendement de conversion de l'alternateur

Le rendement de la turbine est de $60\%$, celui de l'alternateur de $80\%.$

2.5. Calculer le rendement global de conversion de la centrale

Exercice 4

1. Les bobines du secteur primaire et secondaire d'un transformateur de laboratoire possèdent $500$ et $125$ spires. Les tensions efficaces mesurées sont $U_{1}=12.40V$ et $U_{2}=3.08V$

1.1. Préciser le rôle d'un transformateur

1.2. Calculer le rapport de transformation $m$ du transformateur.

1.3. Celui-ci est-il abaisseur et élévateur de tension ?

1.4. Que signifient les $4$ grandeurs de la relation ?

1.5. La bobine de $125$ spires est conservée au secondaire.

Calculer le nombre de spires de la bobine constituant la bobine du primaire pour obtenir un rapport de transformation de $2.0$

2. La tension de sortie de l'alternateur d'une centrale électrique est élevée au moyen d'un transformateur dont la plaque signalétique prote les indicateurs : $98\,MVA$ / $11.5\,kV$ / $136\,kV$ / $50\,Hz$

2.1. Que représente ces valeurs ? $98\,MVA$ : $\ldots11.5\,kV$ : $\ldots136\,kV$ : $\ldots50\,Hz$

2.2. Calculer le rapport de transformation $m.$

Celui-ci est-il élévateur ou abaisseur de tension ?

Quelle est sa fonction ?

Exercice 5

Une installation électrique située à $10\,km$ du transformateur $EDF$ est alimentée sous $230V$ par une ligne monophasée de résistance $0.4\Omega/km.$ Elle consomme une puissance de $5\;kW.$ Remplir le tableau suivant :

Tab.....

Exercice 6

Une installation de chauffage électrique est composée de $4$ radiateurs montés en parallèle :

$-\ $un radiateur d'une puissance de $1.5\,kW$ ;

$-\ $deux radiateurs d'une puissance de $1\,kW$ chacun ;

$-\ $un radiateur d'une puissance de $750\,W.$

La tension d'alimentation est de $220V$ et un fusible de $20A$ protège l'installation.

1. Calculer :

1.1. La puissance de l'installation

1.2. L'intensité du courant absorbé par l'installation quand tous les radiateurs fonctionnent.

1.3. L'énergie absorbée par ces $4$ radiateurs après $2\;h\ 30\;min$ de fonctionnement.

2. Peut-on ajouter un radiateur supplémentaire de $1\ 000W$ à cette installation ?

Justifier la réponse.

Exercice 7

1 Après production au niveau de la centrale, l'électricité fournie par la Société nationale d'électricité du Sénégal « Senelec » est transportée à haute tension sur de très longues distances par des câbles mais elle est utilisée à domestique à basse tension.

1.1. Expliquer pourquoi le courant électrique est transporté à haute tension de la centrale de production vers les utilisateurs.

1. Utilise-t-on un transformateur abaisseur de tension ou élévateur de tension au sortir de la centrale électrique ?

2. La facture d'électricité délivrée par la Senelec est calculée sur la base de la quantité d'énergie électrique consommée par l'utilisateur et mesurée par le compteur électrique. A titre d'exemple, la facture d'électricité d'un « goorgoorlu » se présente comme suit :

tableau

2.1. Sur la facture, l'énergie électrique consommée est exprimée en $kWh.$

2.1. Rappeler le nom et le symbole de l'unité d'énergie dans le Système International $(SI)$

2.1.2. Convertir $1\,kWh$ en unité $SI.$

2.2. Quelle est la consommation totale du « goorgoorlu » en $kWh$ et quel est le montant en $C.F.A$ qu'il doit, hors taxe ?

Recopier le tableau et y reporter les valeurs trouvées.

2.3. Ce goorgoorlu doit en outre payer une taxe communale qui s'élève à $2.5\%$ du montant hors taxe, une redevance qui s'élève à $920\ F$ et la taxe sur la valeur ajoutée $(T.V.A)$ dont le montant est $18\%$ hors taxe.

Calculer la somme nette que ce « goorgoorlu doit à la Senelec

Auteur:

Sidy Mouhamed Ndiaye