Quelle est la différence entre la connexion de deux sources en série et en parallèle pour les circuits DC et AC?

En génie électrique, la manière dont les sources d'énergie sont connectées est cruciale pour le comportement d'un circuit. Les sources d'énergie peuvent être connectées en série ou en parallèle, et chaque méthode convient à différentes applications. Voici les distinctions entre les connexions en série et en parallèle pour les circuits en courant continu (CC) et en courant alternatif (CA).

Sources de Courant Continu (CC)

Connexion en Série (Connexion en Série)

• Addition des Tensions (Addition des Tensions): Lorsque deux ou plusieurs sources de CC sont connectées en série, le terminal positif d'une source est connecté au terminal négatif de la source suivante. Ainsi, la tension de sortie totale est la somme des tensions de chaque source individuelle. Par exemple, si deux batteries de 12 volts sont connectées en série, la tension de sortie totale serait de 24 volts.

• Courant Égal (Courant Égal): Idéalement, le courant dans l'ensemble du circuit est le même, indépendamment du nombre de sources connectées en série. Cependant, il est important de noter que toutes les sources connectées en série doivent avoir des capacités de courant identiques pour éviter un surcharge ou une dégradation.

Connexion en Parallèle (Connexion en Parallèle)

• Tension Égale (Tension Égale): Lorsque deux ou plusieurs sources de CC sont connectées en parallèle, tous les terminaux positifs sont connectés ensemble, et tous les terminaux négatifs sont également connectés ensemble. Ainsi, la tension de sortie totale est égale à la tension d'une seule source. Par exemple, si deux batteries de 12 volts sont connectées en parallèle, la tension de sortie totale reste de 12 volts.

• Addition des Courants (Addition des Courants): Dans une connexion en parallèle, la capacité de courant totale est la somme des capacités de courant de chaque source individuelle. Par exemple, si deux batteries identiques de 12 volts et 5 ampères-heure sont connectées en parallèle, la capacité de courant totale serait de 10 ampères-heure. Les connexions en parallèle peuvent être utilisées pour augmenter la puissance de sortie du système ou fournir une redondance.

Sources de Courant Alternatif (CA)

Connexion en Série (Connexion en Série)

• Addition des Tensions (Addition des Tensions): De manière similaire aux sources de CC, les sources de CA ajoutent leurs tensions lorsqu'elles sont connectées en série. Cependant, les tensions de CA sont mesurées en fonction de valeurs de crête ou RMS, donc les différences de phase doivent être prises en compte. Si deux sources de CA sont en phase, leurs tensions s'ajoutent simplement. Si elles sont en désaccord de phase (de 180 degrés), les tensions peuvent s'annuler mutuellement.

• Relation de Courant (Relation de Courant): Dans un circuit en série, le courant est le même à travers chaque composant. Cependant, il est important de noter que l'impédance (y compris la résistance, l'inductance et la capacité) des sources de CA affecte le courant.

Connexion en Parallèle (Connexion en Parallèle)

• Tension Égale (Tension Égale): Lorsque les sources de CA sont connectées en parallèle, leurs tensions de sortie sont égales. Les connexions en parallèle sont principalement utilisées pour les générateurs synchrones ou d'autres sources d'énergie pour augmenter la puissance totale disponible ou fournir une redondance.

• Addition des Courants (Addition des Courants): Dans une connexion en parallèle, le courant total est la somme vectorielle des courants de chaque source individuelle. Cela nécessite de prendre en compte la différence de phase entre les sources, car les différences de phase affectent le courant total. Si les sources de CA sont synchronisées et en phase, leurs courants peuvent simplement être additionnés.

Résumé

Pour les Sources de CC

• Connexion en Série: Augmente la tension totale.

• Connexion en Parallèle: Augmente la capacité de courant totale.

Pour les Sources de CA

• Connexion en Série: Augmente la tension totale (en fonction de la relation de phase).

• Connexion en Parallèle: Augmente la puissance totale disponible (nécessite une synchronisation et une prise en compte de la différence de phase).

Dans les applications pratiques, qu'il s'agisse de sources de CC ou de CA, il est essentiel de comprendre l'impact de la méthode de connexion sur le circuit et de s'assurer que la conception du circuit respecte les normes de sécurité et répond aux exigences de performance souhaitées.