Menu

Électricité
Courant électrique

Courant alternatif

Courant alternatif

Le courant alternatif (AC) est un type de courant électrique qui change avec le temps. La variation peut être en intensité du courant ou en direction à intervalles réguliers.

La tension varie cycliquement entre les valeurs maximale et minimale. La tension est positive la moitié du temps et négative l'autre moitié. Cela signifie que la moitié du temps le courant circule dans une direction et l'autre moitié dans la direction opposée.

La forme d'ondulation la plus courante suit une fonction trigonométrique sinusoïdale. C'est le moyen le plus efficace et le plus pratique de produire de l'énergie électrique à l'aide 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.

Le courant continu est celui qui maintient sa valeur de tension constante et sans changement de polarité.

Quelle est la fréquence d'un courant alternatif?

La fréquence est le nombre de cycles de l'onde sinusoïdale qui se produisent dans une unité de temps.

La courbe sinus représente la variation de la tension dans un courant alternatif. La fréquence d'un même courant est le nombre de tours ou de cycles donné par le rayon du cercle trigonométrique dans une unité de temps.

Fréquences habituelles

La fréquence du système électrique varie selon les pays et parfois à l'intérieur d'un pays.

La majeure partie de l'énergie électrique est générée à 50 ou 60 Hertz. Certains pays ont un mélange de 50 Hz et 60 Hz.

Une basse fréquence facilite la conception des moteurs électriques. Spécialement conçu pour les applications de levage, de concassage et de laminage. Ces moteurs nécessitent une vitesse de rotation élevée. Il est également avantageux pour les moteurs de traction à collecteur pour des applications telles que les chemins de fer.

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

Effets des hautes fréquences

Un courant continu circule uniformément à travers la section d'un câble uniforme. Dans un courant alternatif de toute fréquence, la charge électrique est repoussée 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. 

Ces ondes annulent la propagation de l'électricité vers le centre des matériaux à haute conductivité. Ce phénomène est appelé effet film.

Aux très hautes fréquences, le courant ne circule plus dans le câble. Le courant circule à la surface du câble dans une faible épaisseur de 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 de courant inégale se produit toujours 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. Pour cette raison, les conducteurs à courant élevé sont généralement creux. Cela économise de la masse et des coûts.

Le courant ayant tendance à circuler à la périphérie des conducteurs, la section efficace du conducteur est réduite. Cela augmente la résistance effective du courant alternatif du conducteur, car la résistance est inversement proportionnelle à la section transversale.

La résistance au courant alternatif est souvent plusieurs fois supérieure à la résistance au courant continu. cette différence entraîne une perte d'énergie beaucoup plus importante due au chauffage ohmique.

Conversion d'alternance en continu

Le courant alternatif peut être facilement commuté en courant continu. Le continuum n'a pas cette facilité. C'est précisément la raison de l'utilisation généralisée de ce type de courant.

Pour convertir le courant continu en courant alternatif, l'augmentation de tension est obtenue en connectant des dynamos en série. Cette technique est très peu pratique par rapport à l'alternative qui a un transformateur, ce qui permet d'augmenter efficacement la tension.

L'énergie électrique est donnée par le produit de la tension, de l'intensité et du temps. Comme la section des conducteurs des lignes électriques dépend du courant, au moyen d'un transformateur, la tension peut être élevée à des valeurs élevées. Courant électrique haute tension. L'augmentation de la tension diminue l' intensité du courant.

Le grand avantage de la distribution de courant à haute tension est que l'électricité peut être distribuée sur de longues distances à de faibles intensités. Cela réduit les pertes d'énergie causées:

  • L'effet Joule.

  • Hystérèse.

  • Courants de Foucault.

Il est courant que les installations d'énergie solaire photovoltaïque utilisent un convertisseur de courant continu en courant alternatif afin que l'énergie générée puisse être fournie au réseau.

Distribution d'électricité

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

L'utilisation de ce type de courant est due à:

  • Le transport de puissances électriques élevées est très efficace s'il est effectué à haute tension. Les hautes tensions sont obtenues assez facilement avec l'utilisation de transformateurs.

  • Les alternateurs sont plus simples. Ils sont également 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 au courant continu. Malgré cela, cette conversion peut être facilement réalisée au moyen d'un simple redresseur.

D'autre part, il est possible d'obtenir du courant électrique alternatif à partir du courant continu. Les onduleurs peuvent générer cette conversion et fournir le courant en paramètres appropriés de fréquence, de forme d'onde et de tension.

Histoire du courant alternatif

Dans les origines industrielles de l'utilisation de l'électricité au XIXe siècle, le courant continu était utilisé. Le courant continu offre l'avantage de pouvoir être stocké dans des batteries.

Cependant, avec l'arrivée du courant alternatif par le scientifique Nikola Tesla, le monde a de nouveau été révolutionné.

Expansion de courant alternatif

L'efficacité de ce nouveau type de courant est due au fait qu'il peut réduire considérablement les pertes d'énergie sur de longues distances grâce à l'augmentation de la tension électrique.

Cette caractéristique a permis de surmonter le courant continu de Thomas Edison.

Le courant alternatif a été prolongé grâce à l'utilisation du transformateur. Le transformateur permet d'amener la différence de potentiel (tension) à des niveaux très élevés (haute tension) et le courant à des valeurs très faibles.

De cette façon, la puissance reste inchangée lors de sa transmission sur de longues distances.

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'énergie électrique alternative est distribuée en deux fréquences, 50 Hz (Europe, Asie, Afrique) et 60 Hz (Amérique, partie du Japon) et différentes tensions.

Guerre des courants

La guerre des courants a été une série d'événements qui ont entouré la lutte motivée par l'introduction des systèmes de transmission d'énergie électrique aux États-Unis. Cela s'est produit entre la fin des années 1880 et le début des années 1890.

La lutte était motivée par l'attente des énormes avantages que les grandes entreprises espéraient retirer de la croissance rapide de l'activité de fourniture d'électricité.

Les systèmes à courant continu DC de la société Edison et les systèmes à courant alternatif AC de Westinghouse Electric, (dont le propriétaire était George Westinghouse) avec leurs avantages et inconvénients respectifs, sont devenus les protagonistes de la confrontation entre les entreprises.

Thomas Edison était du côté des défenseurs de DC. En revanche, l'ingénieur Nikola Tesla était en faveur du courant alternatif.

Malgré la popularité d'Edison et ses découvertes et inventions, c'est le courant alternatif de Tesla qui a remporté la bataille.

Auteur :

Date de publication : 9 août 2016
Dernier examen : 18 avril 2020