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Vous avez peut-être remarqué que les lignes de transport d’électricité suspendues aux poteaux électriques sont lâches. Vous vous êtes probablement demandé pourquoi ces lignes ne sont pas fixées solidement aux poteaux.
Découvrons pourquoi les lignes électriques sont lâches sur les poteaux électriques et pourquoi une flèche est nécessaire dans les lignes de distribution et de transport. Mais avant d’aborder ce sujet, examinons quelques conseils importants qui nous aideront à mieux comprendre.
Transmission de puissance
Puissance est le débit auquel un travail est effectué. Un travail est effectué lorsque de l'énergie électrique parcourt une distance. À partir de cela, nous pouvons déduire que la puissance correspond à la quantité d'énergie fournie par unité de temps. L'électricité peut être transportée sur de longues distances via des lignes électriques, qui servent de support à ce transport.
La puissance active est généralement mesurée en watts. Lors de la transmission de puissance, on privilégie la transmission à haute tension afin d'économiser de l'énergie. Le courant électrique génère de la chaleur, ce qui peut être préjudiciable car il provoque l'usure et la défaillance des lignes électriques. Pour conserver la puissance transmise, il convient de transporter le courant électrique — qui produit de la chaleur et contribue à l'usure des lignes — en plus faible quantité, tandis que la tension est transportée en plus grande quantité. Cette approche est connue sous le nom de transmission d'énergie à haute tension.
Conduction et couplage
Pendant la transmission de l'énergie électrique, une partie de la puissance électrique est perdue dans l'environnement environnant, car les lignes de transmission ne sont pas isolées. Selon la loi d'Ohm, la résistance (R) varie directement avec la longueur du conducteur (L), ce qui signifie que lorsque la longueur du conducteur augmente, sa résistance augmente également. L'air n'est pas un bon conducteur, aussi ne peut-il pas dissiper efficacement la chaleur générée par les lignes électriques.
C'est pourquoi les lignes électriques sont conçues avec des diamètres plus importants, ce qui réduit leur résistance au passage du courant électrique. La résistance (R) varie inversement avec la section du conducteur : ainsi, plus le diamètre du conducteur est grand, plus la résistance est faible, et vice versa.
Fils et câbles électriques
Les câbles et fils électriques sont des conducteurs, principalement constitués de fils de cuivre, à travers lesquels l’électricité est transmise. Toutefois, ces fils ne sont pas composés uniquement de cuivre. Afin d’impartir des propriétés mécaniques, les conducteurs sont alliés à un autre élément. La conductivité du conducteur n’est pas affectée par l’ajout de cet autre élément. Celui-ci améliore plutôt les propriétés mécaniques du cuivre sans nuire à sa conductivité.
Loi de Joule sur le chauffage électrique
Il n’existe pas de métal parfaitement pur. Le degré de pureté de tout métal n’atteint jamais 100 %, ce qui leur confère une résistance interne. L’énergie dépensée ou la chaleur générée lorsque le courant traverse le conducteur est calculée à l’aide de la loi de Joule sur le chauffage électrique comme suit :
- P = VI·t
- P = I 2Rt.
Autres formes de la loi de Joule
- P = I²Rt
- P = VI·t … (R = V/I)
- P = W·t … (P = W = VI)
- P = V²t/R …. (I = V/R) en utilisant la loi d’Ohm
Comme on peut le voir dans l’équation ci-dessus, la chaleur (P) générée par les électrons en mouvement est proportionnelle à R, t et I². Lorsqu’un courant électrique traverse un conducteur, il dissipe de l’énergie électrique dans l’environnement environnant sous forme de chaleur lorsqu’il surmonte la résistance, qui agit comme une barrière aux électrons en dérive.
Effet des conditions météorologiques et de la température sur les lignes électriques
La résistance d’un conducteur augmente avec l’élévation de la température. Cela s’explique par le fait que, lorsque la température du conducteur augmente, les électrons qu’il contient acquièrent davantage d’énergie et se déplacent de façon plus aléatoire, ce qui provoque des collisions avec d’autres atomes et conduit, en fin de compte, à la génération de chaleur.
La chaleur excessive produite par le conducteur peut éventuellement entraîner sa fusion. Par temps chaud, les câbles ont tendance à se détendre en raison de la dilatation du conducteur, tandis que par temps froid, ils se contractent.
Tension dans les lignes
La tension est une force qui existe dans un câble lorsqu’il est soumis à l’action de deux forces de sens opposés. Ainsi, un fil suspendu à un poteau est soumis à une tension et subirait une tension encore plus importante si les fils étaient tendus, ce qui pourrait entraîner leur rupture facile en cas de légère contraction ou dilatation.
Pourquoi la flèche est-elle nécessaire dans les lignes de distribution et de transport ?
La flèche dans les lignes électriques désigne l’affaissement ou la courbure vers le bas des câbles entre les structures de soutien (poteaux ou pylônes), due à l’action de la gravité. Elle résulte naturellement du poids du câble et de la tension qui y règne.
Lors du transport et de la distribution d’électricité sur de longues distances, de la chaleur est dissipée. La chaleur générée par le conducteur est minimisée grâce au transport à haute tension. Les conditions météorologiques ainsi que la température interne du câble rendent nécessaire de laisser les lignes électriques légèrement relâchées.
Si les lignes électriques étaient tendues et que le temps devenait froid, cela pourrait provoquer une contraction des lignes de transmission, créant ainsi une tension accrue dans celles-ci, ce qui risquerait d’endommager les câbles. Par conséquent, les fils sont délibérément laissés lâches afin que, même en cas de contraction, la tension ne devienne pas excessive au point d’endommager les fils et les câbles.
La flèche est obligatoire sur les conducteurs des lignes de transport d’électricité afin d’éviter la surchauffe et de réduire la tension. Elle garantit la sécurité, la fiabilité et la longévité du système de transport électrique. Elle joue un rôle essentiel dans le bon fonctionnement du système et dans la prévention des accidents et des dommages.