Électricité
Courant électrique

Courant alternatif

Courant alternatif

Le courant alternatif (CA) est un type de courant électrique caractérisé par une variation dans le temps, d'intensité ou de direction, à intervalles réguliers.

La tension varie cycliquement entre les valeurs maximale et minimale, la valeur de la tension est positive la moitié du temps (demi-cycle positif ou demi-période positive) et la valeur négative de l'autre moitié. Cela signifie que la moitié du temps que le courant circule dans un sens, l'autre moitié dans l'autre sens. La forme la plus courante d'ondulation suit une fonction trigonométrique de type sinusoïdal, car il s'agit du moyen le plus efficace et le plus pratique de produire de l'énergie électrique au moyen d'alternateurs. Cependant, il existe certaines applications dans lesquelles d'autres formes d'onde sont utilisées, telles que l'onde carrée ou l'onde triangulaire.

Il est habituel que les installations d'énergie solaire photovoltaïque utilisent un convertisseur continu-alternatif de manière à ce que l'énergie générée puisse être fournie au réseau.

Fréquences de courant alternatif

La fréquence du système électrique varie selon les pays et, parfois, au sein d'un même pays; La plupart de l'énergie électrique est générée à 50 ou 60 Hertz. Certains pays ont un mélange de sources d'alimentation de 50 Hz et de 60 Hz, notamment la transmission d'énergie électrique au Japon. Une basse fréquence facilite la conception des moteurs électriques, en particulier pour les applications de levage, de concassage et de roulement, et des moteurs de traction à collecteur pour des applications telles que les chemins de fer.

Cependant, la basse fréquence provoque également un scintillement notable des lampes à arc et des ampoules à incandescence. L'utilisation de fréquences plus basses offrait également l'avantage de réduire les pertes d'impédance proportionnelles à la fréquence.

Effets des hautes fréquences sur les courants alternatifs

Un courant continu circule uniformément dans la section d'un câble uniforme. Dans un courant alternatif de fréquence quelconque, la charge électrique est forcée du centre du câble vers sa surface extérieure. En effet, l'accélération d'une charge électrique dans un courant alternatif produit des ondes de rayonnement électromagnétique qui annulent la propagation de l'électricité au centre des matériaux à haute conductivité. Ce phénomène s'appelle l'effet film.

Aux très hautes fréquences, le courant ne circule plus dans le câble, mais bien à la surface du câble, dans une épaisseur avec une faible profondeur de la croûte. La profondeur de la croûte est l'épaisseur à laquelle la densité de courant est réduite de 63%. Même à des fréquences relativement basses utilisées pour la transmission de puissance (50 Hz - 60 Hz), une distribution non uniforme du courant se produit encore dans des conducteurs suffisamment épais.

Par exemple, la profondeur de film d'un conducteur en cuivre est d'environ 8,57 mm à 60 Hz. Par conséquent, les conducteurs à courant élevé sont généralement creux pour réduire leur masse et leur coût. Etant donné que le courant a tendance à circuler à la périphérie des conducteurs, la section transversale effective du conducteur est réduite. Cela augmente la résistance alternative effective du conducteur, car la résistance est inversement proportionnelle à la surface de la section. La résistance au courant alternatif est souvent plusieurs fois supérieure à la résistance au courant continu, entraînant une perte d'énergie beaucoup plus importante due au chauffage ohmique.

Distribution d'électricité par courant alternatif

En Europe, l'électricité est distribuée sous forme de courant alternatif sinusoïdal à une fréquence constante de 50 Hz.

L'utilisation de courant alternatif est consécuéncia des raisons suivantes:

  • Le transport (surtout sur de longues distances) de puissances électriques élevées est très efficace s'il est réalisé à des tensions élevées, cette dernière étant assez facilement réalisée avec l'utilisation de transformateurs.
  • Les alternateurs sont constructivement plus simples et plus efficaces que les dynamos.
  • En courant continu, il n'est pas possible d'exploiter les avantages d'un système triphasé: presque tous les appareils électroniques grand public fonctionnent en courant continu, mais cela peut être obtenu en alternant le courant au moyen d'un simple redresseur.

D'autre part, il est possible d'obtenir un courant électrique alternatif à partir du courant continu, généré dans des paramètres de fréquence, de forme d'onde et de tension appropriés, au moyen de dispositifs appelés inverseurs.

Histoire du courant alternatif

Dans les origines industrielles de l'utilisation de l'électricité au XIXe siècle, on utilisait le courant continu, ce qui offre l'avantage de pouvoir être stocké dans des batteries, mais avec l'arrivée du courant alternatif par le scientifique Nikola Tesla, le monde fut révolutionné nouveau L'efficacité de ce nouveau type de courant permet de réduire considérablement les pertes d'énergie sur de longues distances grâce à l'augmentation de la tension électrique. Cette caractéristique permettait la transmission d'énergie électrique à haute tension et les pertes de dissipation de courant réduisant considérablement le bas dans la ligne puis l'épaisseur du conducteur utilisé pour le transport, par rapport au courant continu d'Edison.

Le courant alternatif a été étendu grâce à l'utilisation du transformateur, ce qui permet de porter la différence de potentiel (tension) à des niveaux très élevés (tension élevée) et, par conséquent, le courant à des valeurs très basses, maintenant ainsi la puissance inchangée, puis transmettant à une grande distances et petites pertes, réalisant des économies d'échelle considérables.

De plus, les moteurs électriques à courant alternatif sont plus fiables et efficaces que les moteurs électriques à courant continu.

Actuellement dans le monde, l'alimentation électrique alternative est répartie sur deux fréquences: 50 Hz (Europe, Asie, Afrique) et 60 Hz (Amérique, Japon) et sous différentes tensions (voir normes électriques dans le monde).

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Dernier examen: 17 mai 2019