Transport de l'électricité
On peut transporter l'électricité de deux manières : en utilisant du courant continu (DC) ou du courant alternatif (AC). Dans la majorité des cas, c'est ce dernier qui est privilégié pour des raisons autant historiques que techniques. En règle générale de nos jours, la distribution en courant alternatif est privilégiée pour le transport aérien de l'électricité sur de relativement courtes distances (< 100 km). Le courant continu est utilisé pour le transport sur de longues distances (> 100 km) ou pour faciliter la connexion entre deux réseaux électriques asynchrones.
Minimiser les pertes
Un câble électrique est composé d'un métal qui a une certaine résistivité ρ. La résistivité est la tendance qu'a un matériau à résister le passage d'un flux d'électrons - d'un courant électrique. Par exemple, la résistivité du cuivre est d'environ 1,7 × 10-8 Ω.m.
On sait que la résistance d'un câble est donnée par :
R = \rho \frac{L}{S}
Cela signifie que plus le câble est long (L), plus la résistance est grande. Par contre, plus la section est grande (S), plus la résistance est petite. La taille d'un câble, sa longueur et sa section, est donc cruciale pour déterminer combien de pertes par effet Joule se produisent.
P_J = i^2 R
C'est pourquoi les câbles du FABLink, un projet de connexion sous-marine DC entre les réseaux électriques français et britanniques, ont un diamètre de 12,7 centimètres (S = 507 cm2).
Haute tension
La puissance électrique est l'énergie délivrée par unité de temps. Elle est dépend de la tension et de l'intensité électrique (courant):
P = U i
L'unité de la puissance électrique transportée est le volt-ampère VA pour la distinguer du watt, la puissance électrique consommée.
En regardant l'expression, on voit qu'on a le choix entre transporter l'électricité à haute tension et basse intensité, ou à basse tension et haute intensité. Le choix est déterminé par les pertes par effet Joule. En effet :
P = U i \rightarrow i = \frac{P}{U}\\ P_J = i^2 R = \frac{P^2 R}{U^2}
On constate que tout doublement de la tension mène à une division des pertes par quatre.
Une autre manière de voir les choses :
Un câble, ayant une résistance, cause une chute de tension donnée par la loi d'Ohm :
\Delta U = R i
Cette résistance dissipe une certaine puissance par effet Joule sous forme de chaleur:
P_J =\frac{ \Delta U^2}{R}
Si on divise l'intensité par deux, la chute de tension sera elle aussi divisée par deux et avec elle, les pertes. Pour délivrer la même puissance, il suffira alors de multiplier la tension par deux.
P = U i
Comme il y a trois bobines placées à 120° l'une de l'autre, on obtient trois courants à trois phases Φ différentes : un courant triphasé.