Rendement énergétique et pertes en 1ère
Rendement énergétique et pertes, c'est une notion de sciences de l'ingénieur du chapitre « Chaînes d'énergie et d'information », au programme de 1ère. Voici le cours, un exemple et de quoi t'entraîner.
Rendement énergétique et pertes : le cours
Le rendement $\eta$ d'un convertisseur est le rapport entre l'énergie (ou la puissance) utile en sortie et l'énergie (ou la puissance) absorbée en entrée : $\eta = \dfrac{P_{\text{utile}}}{P_{\text{absorbée}}}$. Il est sans unité, compris entre 0 et 1 (ou exprimé en %). Les pertes (effet Joule dans les conducteurs, frottements, pertes magnétiques) sont dissipées en chaleur : $E_{\text{absorbée}} = E_{\text{utile}} + E_{\text{pertes}}$. Pour des convertisseurs placés en série, le rendement global est le produit des rendements : $\eta_{\text{global}} = \eta_1 \times \eta_2 \times \dots$
Exemple
Une lampe à incandescence convertit environ 5 % de l'énergie électrique reçue en lumière, le reste en chaleur. Un moteur de rendement 0,90 entraînant un réducteur de rendement 0,95 donne un rendement global $\eta = 0{,}90 \times 0{,}95 = 0{,}855$, soit 85,5 %.
À retenir
Un rendement est toujours inférieur à 1 ; le rendement global d'une chaîne est inférieur au rendement de chacun de ses éléments.
S'entraîner sur rendement énergétique et pertes
Fais l'exercice, puis demande au tuteur de te corriger pas à pas.
Exercice 1
Un moteur électrique alimenté sous 24 V absorbe un courant de 5 A et fournit une puissance mécanique utile de 96 W. 1) Calcule la puissance absorbée et le rendement du moteur. 2) Calcule l'énergie absorbée, l'énergie utile et l'énergie perdue en 10 minutes de fonctionnement (en joules). Sous quelle forme l'énergie est-elle perdue ?
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
La chaîne de puissance d'un robot comprend une batterie (rendement 0,95), un variateur (rendement 0,97) et un moteur (rendement 0,85). 1) Calcule le rendement global. 2) La batterie stocke 500 Wh : quelle énergie mécanique est disponible ? 3) Propose deux améliorations d'éco-conception.
Corrige cet exercice avec le tuteur →Cette notion fait partie du chapitre Chaînes d'énergie et d'information (Sciences de l'ingénieur 1ère).