Efficacité électrique

L' efficacité d'un système en électronique et en électrotechnique est définie comme la puissance utile divisée par la puissance électrique totale consommée ( expression fractionnaire ), généralement désignée par la lettre minuscule grecque eta (η – ήτα).

Si l'énergie produite et l'énergie injectée sont exprimées dans les mêmes unités, l'efficacité est un nombre sans dimension . Lorsqu'il n'est pas habituel ou pratique de représenter l'énergie injectée et l'énergie injectée dans les mêmes unités, des quantités de type efficacité sont associées à des unités. Par exemple, le rendement thermique d'une centrale électrique à combustible fossile peut être exprimé en BTU par kilowattheure . L'efficacité lumineuse d'une source lumineuse exprime la quantité de lumière visible pour une certaine quantité de transfert d'énergie et a pour unité de mesure le lumen par watt.

Il ne faut pas confondre efficacité et efficience : un système qui gaspille la majeure partie de sa puissance d'entrée mais produit exactement ce qu'il est censé produire est efficace mais pas efficient. Le terme « efficacité » n'a de sens que par rapport à l'effet recherché. Une ampoule électrique , par exemple, peut avoir une efficacité de 2 % pour émettre de la lumière tout en étant efficace à 98 % pour chauffer une pièce (en pratique, elle est efficace à près de 100 % pour chauffer une pièce car l'énergie lumineuse sera également convertie en chaleur à terme, à l'exception de la petite fraction qui sort par les fenêtres). Un amplificateur électronique qui délivre 10 watts de puissance à sa charge (par exemple, un haut-parleur ), tout en tirant 20 watts de puissance d'une source d'alimentation, a une efficacité de 50 %. (10/20 × 100 = 50 %)

• Bouilloire électrique : plus de 90 % (relativement peu d'énergie thermique est perdue pendant les 2 à 3 minutes qu'il faut à une bouilloire pour faire bouillir de l'eau).
• Un moteur électrique à rendement premium : plus de 90 % (voir article principal : Rendement premium ).
• Un transformateur de grande puissance utilisé dans le réseau électrique peut avoir une efficacité supérieure à 99 %. Les transformateurs du début du XIXe siècle étaient beaucoup moins efficaces, gaspillant jusqu'à un tiers de l'énergie qui les traversait.
• Une centrale à vapeur utilisée pour produire de l'électricité peut avoir une efficacité de 30 à 40 %.

En raison du théorème de puissance maximale , les appareils transfèrent une puissance maximale à une charge lorsqu'ils fonctionnent à 50 % d'efficacité électrique. Cela se produit lorsque la résistance de charge (de l'appareil en question) est égale à la résistance équivalente interne de Thévenin de la source d'alimentation. Cela n'est valable que pour les impédances de source et de charge non réactives.

Un rendement élevé est particulièrement important dans les systèmes pouvant fonctionner sur batterie . L'inefficacité peut nécessiter de mettre en balance le coût de l'énergie gaspillée ou de l' alimentation électrique requise avec le coût d'une plus grande efficacité. L'efficacité peut généralement être améliorée en choisissant des composants différents ou en repensant le système. L'inefficacité produit probablement de la chaleur supplémentaire dans le système, qui doit être évacuée pour qu'il reste dans sa plage de température de fonctionnement . Dans un environnement climatisé, comme une maison ou un bureau, la chaleur générée par les appareils peut réduire les coûts de chauffage ou augmenter les coûts de climatisation.

Les connexions de pontage d'impédance ont une impédance de charge bien supérieure à celle de la source, ce qui permet de transférer les signaux de tension avec une efficacité électrique élevée.