Courant alternatif

Le courant alternatif est un courant électrique qui change de polarité (il passe de négatif à positif et ainsi de suite) périodiquement. La forme la plus utilisée de courant alternatif est sinusoïdale.

(historique à traduire prochainement)
Alternating-current electric power is a form of electrical energy that uses alternating currents to supply electricity commercially as electric power. William Stanley Jr designed one of the first practical coils to produce alternating currents. His design was an early precursor of the modern transformer, called an induction coil. The present system used today was originally devised by Nikola Tesla in 1882 and overcomes the limitations imposed by using direct current, as found in the system that Thomas Edison first used to distribute electricity commercially. The first long-distance transmission of alternating current took place in 1891 near Telluride, Colorado, followed a few months later in Germany. Thomas Edison strongly advocated the use of direct current (DC), having many patents in that technology, but eventually alternating current came into general use. Charles Proteus Steinmetz of General Electric solved many of the problems associated with electricity generation and transmission using alternating current.

Contrairement au courant continu, le courant alternatif peut être intensifié par un transformateur à une tension plus élevée. En raison de la loi d'Ohm, les déperditions d'énergie électriques dépendent de l'écoulement courant, pas de l'écoulement d'énergie. En utilisant des transformateurs, la tension de la puissance peut être intensifiée à une haute tension de sorte que la puissance puisse être répartie sur de longues distances à de bas courants et par conséquent à de faibles pertes. La tension peut alors être réduite afin qu'il soit sûr pour l'usage domestique.

La génération électrique triphasée est très commune et est une utilisation plus efficace des conducteurs. La distribution triphasée de l'électricité est commune seulement dans les lieux industriels et beaucoup de moteurs électriques industriels sont conçus pour elle. On produit trois formes d'onde de courant qui sont décalées de 120 degrés d'une phase à l'autre. À l'extrémité de charge du circuit les fils de retour des trois circuits de phase peuvent être couplés ensemble au point neutre, où la somme de trois courants est égale à zéro. Ceci signifie que les courants peuvent être acheminés en utilisant seulement trois câbles, plutôt que les six qui seraient autrement nécessaires. La puissance de trois phases est un genre de système polyphasé.

Dans beaucoup de situations seul un courant monophasé est nécessaire pour fournir des réverbères ou des consommateurs résidentiels. En distribuant l'énergie électrique triphasée, un quatrième câble ou un câble neutre est tiré dans la distribution de rue pour fournir un circuit complet à chaque maison. Différentes maisons dans la rue sont placées sur des phases différentes de l'approvisionnement de sorte que la charge soit équilibrée, ou de la diffusion également, à travers les trois phases quand beaucoup de consommateurs sont reliés.

Par sécurité, un cinquième fil est souvent relié entre les différents appareils électriques dans la maison et le standard électrique principal ou la boîte à fusibles. Le cinquième fil est plus connu en France sous le nom de fil de terre. Au standard principal le fil de terre est relié au fil neutre et à une borne de terre comme une conduite d'eau. En cas de disfontionnement, le fil de terre peut porter assez de courant pour faire fondre un fusible et pour isoler ainsi le circuit défectueux. Le raccordement de la terre signifie également que le bâtiment environnant est à la même tension que le point neutre et empêche une personne de recevoir une décharge électrique de l'appareil. Autant de parties du système neutre sont reliées à la terre, courants d'équilibrage, connus sous le nom de courants de terre, peuvent couler entre le générateur et le consommateur et d'autres parties du système, qui sont également mises à la terre, pour garder la tension neutre à un niveau sûr. Ce système, consistant à mettre à la terre le point neutre pour équilibrer les écoulements courants pour des raisons de sûreté est connu sous le nom de "neutre à la terre".

Formules sur les courants alternatifs

Les courants alternatifs sont souvant associés à des tensions alternatives. Une tension alternative U peut être décrite mathématiquement en fonction du temps par l'équation suivante :

En anglais :

Um est la tension de crête ou tension maximale (notée A en anglais) en volts,
ω est la fréquence angulaire en radians par secondes, et
t est le temps en secondes.

Comme la fréquence angulaire a plus d'intérêt pour un mathématicien que pour un ingénieur, ceci est couramment écrit :
En anglais :

f est la fréquence en hertz.

La tension de crête à crête (peak-to-peak en anglais notée Upp) d'une tension alternative est définie comme différence entre sa crête positive et sa crête négative. Il ne faut pas la confondre avec la tension de crête (peak voltage en anglais) ou maximale notée Um. Puisque la valeur maximale du sin(x) est +1 et la valeur minimale est -1, une tension alternative varie entre +Um et - Um. La tension de crête à crête, notée Ucàc, est donc (+Um)-(-Um) = 2×Um. Un courant alternatif est parfois déterminé par sa tension efficace (en anglais root mean square notée VRMS) notée Ueff. Pour une tension sinusoïdale :
En anglais :

Ueff est utile pour calculer l'énergie consommée par une charge. Si une tension continue de UCC délivre une certaine puissance P pour une charge donnée, alors une tension alternative de Ueff donnera la même puissance P pour la même charge si Ueff = UCC.

On peut aussi dire que la tension efficace d'un courant alternatif correspond à la tension continue qui produit le même effet thermique.

Exemple: La tension du secteur a une valeur efficace de 230V signifie qu'une lampe à incandescence branchée sur le secteur éclairera de la même façon que si elle était reliée à un générateur continu de 230V.

Pour connaître sa tension de crête Um, on peut reformuler l'équation précédente en :

Soit en anglais :

Pour notre tension alternative de 230 V, la tension de crête Um est (calcul approximatif) :

La tension de crête à crête est 2 fois plus grande :

Ucàc = Um × 2 = 339 × 2 = 678



Tous les textes sont disponibles sous les termes de la Wikipedia se publica bajo la Licencia de Documentación Libre GNU.

Legal  -  Contacto