Analyse de la réversibilité de la chaîne de puissance (Tle)

Réversibilité des éléments de la chaîne de puissance

Chaque élément constituant une chaîne de puissance peut être réversible (circulation de puissance dans les 2 sens) ou irréversible (circulation en sens unique).

Le plan de puissance ou « 4 quadrants »

Le plan de puissance ou « 4 quadrants » (figure ci-dessous) est un outil descriptif de la puissance fournie ou reçue par un système pluritechnique. Il permet de visualiser les échanges de puissances : leur quantité et leur sens.

Structure du plan de puissance

2 axes sont tracés et séparent le plan en 4 quadrants. Un axe représente l'effort, l'autre le déplacement.

Rappel : le produit Effort x Déplacement est homogène à une puissance.

$$\text{Puissance} = \text{Effort} \times \text{Déplacement}$$

Chaque quadrant sur le graphique représente donc une puissance qualifiée de positive si le système est moteur et négative si le système est générateur.

Unités utilisées

Unités d'effort :

• Force (N) pour un mouvement rectiligne ;
• Couple (N.m) pour un mouvement de rotation.

Unités de déplacement :

• Vitesse linéaire (m/s) pour un mouvement rectiligne ;
• Vitesse de rotation angulaire (rad/s) pour un mouvement de rotation.

Analyse des quadrants

Quadrants 1 et 3 : le système est moteur (Puissance > 0), il « consomme » de la puissance.

Quadrants 2 et 4 : le système est générateur (Puissance < 0), il « fournit » de la puissance, souvent dans une situation de freinage.

Quadrants 1 et 2 : marche avant.

Quadrants 3 et 4 : marche arrière.

Le stockage de l'énergie

Que l'on parle d'énergie électrique, mécanique ou hydraulique, le stockage de l'énergie est un enjeu majeur du monde actuel. Il consiste à emmagasiner un type d'énergie en vue d'une utilisation ultérieure.

Principe de fonctionnement

Les batteries électriques sont l'un des moyens les plus communs. Lorsqu'une batterie est en charge, elle emmagasine l'énergie électrique, puis la restitue à un récepteur (le consommateur), sans être connectée à une source de production électrique.

Types de stockage

On distingue le stockage :

• embarqué, pour les applications mobiles (véhicule électrique par exemple) ;
• stationnaire, permettant seulement de décaler l'usage dans le temps, sans mobilité (barrage hydroélectrique par exemple).

Objectifs du stockage d'énergie

• Dans notre système de production d'énergie électrique à grande échelle, le stockage permet de combler les périodes où la production variable des énergies renouvelables (éolien, photovoltaïque) est trop faible ou fluctue.
• Pour les applications mobiles de tous les jours (téléphones portables, véhicules électriques) on vise la plus grande autonomie possible.