courantalternatif

8/2/2019 CourantAlternatif

1/7Institut DON BOSCO - TOURNAI

Le courant alternatif

On fait tourner une vitesse constante une boucle defil de cuivre lintrieur dun champ magntique uni-forme. On obtient ainsi une tension lectrique alter-native.

dans la boucle qui augmente de 0 un maximum(= Force Electromotrice induite = FEM = E). En conti-nuant la rotation de la boucle, le nombre de lignes dechamp qui la traverse diminue jusque 0 et la tensionaussi (C).

Aprs un demi-tour, la boucle ne coupe plus aucuneligne de champ et la FEM sannule.

En effectuant un 2 demi-tour les lignes retraversentla boucle mais en sens inverse, on a alors une ten-sion qui augmente jusqu un maximum ngatif (D)puis diminuer jusque 0 (A).

Aprs un tour complet on a une tension alternative.En pratique, on remplacera la boucle par une bobine.

On appelle donc un COURANT ALTER-NATIF un courant qui change priodique -ment de valeur et de sens.

PRODUCTION DUNE TENSIONALTERNATIVE

La tension produite a une allure alternative variantentre un maximum (+) et un minimum (-), suivant uneloi dite sinusodale .

La valeur de la tension est proportionnelle la vites-se de rotation de la boucle cd que plus la variationdu flux est rapide plus la FEM instantane e estgrande :

Le temps mis pour accomplir un cycle complet estappel PERIODE T , en seconde (sec).

En rptant la rotation de la boucle une vitesseconstante, le signal se reproduit identiquement.

On appelle FREQUENCE f , en Hertz (Hz) lenombre de cycle par seconde.

Notre rseau lectrique fournit une tension alternativede 230 /400 V une frquence de 50 Hz.

FORME ET VALEUR DE LA TENSION

Valeur efficaceLa valeur dune tension ou dun courant alternatifvarie dans le temps

Supposons quune ampoule alimente par un courantcontinu constant de 1 A claire dun certain clat.

Si un mme courant alternatif la fait briller du mmeclat, la valeur de ce courant alternatif sera dfiniecomme valeur efficace . On dira que ce courant aune intensit efficace de 1 A.

Cest cette valeur qui sera utilise en pratique.

A partir de la position A (fig. 2), le conducteur a com-mence tourner et coupe de plus en plus de lignesde champ magntique chaque instant jusquen (B).La variation continuelle du flux produit une tension

e = (-) D F/D t

f = 1/T

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Quand on applique une tension une rsistance, lecourant I stablit instantanment et en mme tempsque la tension, aussi bien en alternatif quen continu.

Comme I et U stablissent en mme temps, on diraquils sont en phase

Selon la loi dOhm:

Une rsistance produit les mmes effets pour uncourant efficace identique en continu comme enalternatif.

La puissance P consomme par la rsistance est

gale au produit U.I comme en continu.

RSISTANCE PURE

Etude du comportement en alternatif en comparaison avec le continu

I = U/ R




Il provoquera lapparition dtincelles (arc lectrique)aux bornes de linterrupteur.

En alternatif :

La tension varie continuellement mais on peut com-parer le temps o U augmente de 0 son maximum(0T/4) comme la fermeture du circuit en continu. Lecourant I stablit avec un retard par rapport U.

Le temps (T/4T/2) o U diminue est comparable louverture du circuit en continu, la diminution du cou-rant seffectue avec un retard.

Ce retard est appel DEPHASAGE ARRIERE w(en degr)

Pour une mme tension U la valeur de I dans une

bobine est plus faible que celle en continu.Lopposition supplmentaire au passage de I est la REACTANCE XL (en Ohm)

I = U/X L

XL = 2.p.f.L

L = inductance de la bobine (en Henry)f= frquence (en Hertz)

La courbe de puissance sobtient en faisant le produitdes valeurs instantanes u.i , elle est pulsatoire, sa

frquence est double de celle de U et I, sa valeurmoyenne est nulle. Une inductance pure ne consom-me pas de puissance en watt.

INDUCTANCE PURE

En continu En alternatif

Par rapport la rsistance, le courant I stablit avecun retard sur la tension U

En continu, la fermeture de linterrupteur, le courantcrot progressivement de 0 une valeur I = U/R (R =rsistance de la bobine).

La croissance de Icre un champmagntique (flux)qui varie aussi de 0 une valeur maxi-mum.

On a ainsi unevariation de flux(DF) qui cre une

FEM induite E dansla bobine,

De manire quivalente, la tension U et la FEM Einduite sont reprsentes par des sources de polari-ts opposes (a et b).

La FEM est toujours oriente de faon ralentir lacroissance du courant I qui natteint pas immdiate-ment sa valeur nominale.

Quand le courant I est tabli, il ny a plus de variationde flux, la bobine se comporte comme une rsistance.

De mme, lors de louverture du circuit, le phnom-ne se reproduit en ralentissant la diminution de I.

(c et d)

a b

c d

E = (-) N.DFD t

T T

4 2


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Dans les appareils, dans les installations lectriques, on ne trouve pas toujours lescomposants R, L, C purs mais souvent associs en srie ou en parallle.

On appelle IMPEDANCE Z la valeur quivalente du couplage srie ou parallle

de ces composants.

CIRCUITS RLC

Diagramme vectoriel

Diagramme vectoriel




Trois bobines identiques sont places en toile autourdun aimant mobile. On fait tourner laimant, chaquebobine se voit traverse par un nombre variable delignes de champ magntique (variation de flux DF) des moments diffrents.

Une tension apparat aux bornes de chaque bobine.On obtient 3 tensions u1, u2, u3,dcales de 120entre elles.

En raccordant les 3 bobines ensemble, en toile parexemple, on a un systme de 3 tensions (= diffren-ce de potentiel par rapport au point commun, pointneutre) appel tensions triphases.

TRIPHAS




Si un cheval tire une barque comme sur le croquis , lecheval exerce une force totale Ft quon peut dcom-poser en 2 parties, lune ncessaire pour faire avan-cer le chariot (= force utile ou active Fa) ; lautre,perpendiculaire au mouvement, ne sert rien (Fr).On peut considrer cette force comme une forceractive (a).

Il faut exercer une force totale qui est apparemmentplus grande que la force active. Cette force totale estcompose des 2 forces active et ractive.

De mme, dans un rseau lectrique, en plus de lapuissance utile ou active (P) on a aussi de la puis-sance inutile ou ractive (Q), elle ne sert rien maiselle est quand mme produite et transporte. Cettepuissance ractive est consomme par des circuitscomprenant des bobines comme les moteurs o ilfaut crer un champ magntique.

La puissance totale que doit fournir le rseau =Puissance apparente (S), avec S = U.I

La reprsentation vectorielle des 3 puissances donnelimage duntriangle rec-tangle (b).

FACTEUR DE PUISSANCE

Le rapport entre P et S : P/S= facteur de puissance = cosinus w

Expressions des puissances:monophas triphas

Puissance active : P =U.I.cos w ==3.U.I.cos w en Watt (W)

Puissance ractive: Q =U.I. sin w ==.3.U.I . sinw en Volt.Ampre ractif (VAr)

Puissance apparente : S = U.I. ==.3 .U.I . en Volt.Ampre (VA)

Avec un faible facteur de puissance cd un mauvaisfacteur de puissance, le rseau lectrique devratransporter des courants plus grands. Ceci provo-quera un surdimensionnement des installations et une

facture supplmentaire pour le consommateur (c).

Pour amliorer le facteur de puissance, on raccorderades condensateurs avec les circuits ayant un mauvaiscosinus w .

a

cb

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