Qu'est-ce qu'un circuit CA?

Fondamentaux des circuits en courant alternatif

Un circuit en courant alternatif est défini comme un circuit alimenté par une source d'énergie alternative. Le courant alternatif (CA) est largement utilisé pour les applications domestiques et industrielles en raison de ses caractéristiques uniques : contrairement au courant continu, l'intensité et la direction du courant et de la tension dans un circuit CA varient périodiquement avec le temps.

Les formes d'onde CA suivent généralement un modèle sinusoïdal, complétant un cycle avec des demi-cycles positifs et négatifs égaux. Ce comportement est mathématiquement décrit comme une fonction du temps (t) ou de l'angle (θ = ωt), où ω représente la fréquence angulaire.

Impédance dans les circuits CA vs. CC

• Dans les circuits en courant continu, l'opposition au courant provient uniquement de la résistance (R).

• Dans les circuits en courant alternatif, l'opposition provient de :

• Résistance (R)

• Réactance inductive (XL = 2πfL), où L est l'inductance et f est la fréquence

• Réactance capacitive (XC = 1/(2πfC)), où C est la capacité

Relations de phase dans les systèmes CA

Dans les circuits en courant alternatif, le courant et la tension sont caractérisés à la fois par leur amplitude et leur angle de phase. Leur alignement de phase dépend des paramètres du circuit (R, L, C). Les grandeurs sinusoïdales comme la tension et le courant varient avec le sinus de l'angle θ, ce qui les rend fondamentales pour l'analyse des systèmes CA.

Avantages des formes d'onde sinusoïdales dans la production d'électricité

La tension et le courant sinusoïdaux sont préférés mondialement pour la production d'électricité en raison de :

• Une réduction des pertes ferromagnétiques et cuivrées dans les transformateurs et les machines tournantes, améliorant ainsi l'efficacité.

• Une minimisation des interférences avec les systèmes de communication adjacents.

• Des niveaux de perturbation plus faibles dans les circuits électriques.

Dynamiques de la tension et du courant alternatif

Forme d'onde de la tension alternative et du courant résistif

La forme d'onde de la tension alternative au fil du temps et le courant circulant à travers la résistance (R) dans le circuit sont présentés ci-dessous :

Types de circuits CA et terminologie clé
Classification des circuits CA

Les circuits en courant alternatif sont catégorisés en fonction de leurs configurations de composants :

• Circuits de pure résistance (R)

• Circuits de pure capacitance (C)

• Circuits de pure inductance (L)

• Combinaisons RL (résistance-inductance)

• Circuits RC (résistance-capacitance)

• Circuits LC (inductance-capacitance)

• Circuits RLC (résistance-inductance-capacitance)

Termes essentiels des circuits CA

• Amplitude : La valeur maximale positive ou négative d'une grandeur alternative au cours d'un cycle, également connue sous le nom de valeur crête ou valeur maximale. Symbolisée par Em/Vm pour la tension et Im pour le courant.

• Alternance : Un demi-cycle d'une forme d'onde alternative, correspondant à 180° électrique.

• Cycle : Un ensemble complet de valeurs positives et négatives d'une grandeur alternative, équivalent à 360° électrique.

• Valeur instantanée : L'amplitude de la tension ou du courant à un moment précis, notée par e (tension) ou i (courant).

• Fréquence (f)： Le nombre de cycles par seconde d'une grandeur alternative, mesurée en hertz (Hz).

• Période (T) : La durée en secondes pour compléter un cycle d'une forme d'onde de tension ou de courant.

• Forme d'onde : Une représentation graphique tracée des valeurs instantanées d'une grandeur alternative (tension/courant) sur l'axe y contre le temps (t) ou l'angle (θ = ωt) sur l'axe x.

Une tension alternative change périodiquement de polarité et d'amplitude, tandis que le courant alternatif suit cette tendance - changeant de direction et d'amplitude avec le temps. Lorsqu'une source de tension alternative est connectée à une charge résistive (comme illustré ci-dessous), le courant s'écoule dans un sens pendant le demi-cycle positif et inverse sa direction pendant le demi-cycle négatif, reflétant ainsi les changements de polarité de la source.