Corrent alternatiu

Lo corrent alternatiu (abreujat en CA) es un corrent electric periodic que cambia de sens dos còps per periòde e qui transpòrta de quantitats d'electricitat alternativament egalas dins un sens e dins l'autre. Un corrent alternatiu a donc una armonica continua (valor mejana) nula.

Un corrent alternatiu es caracterizar per sa frequéncia, mesurada en hertz (Hz). Es lo nombre de cambiament de sens (alternanças) que reliza lo corrent electric en una segonda. Un corrent alternatiu de 50 Hz realiza 50 alternanças per segonda, es a dire que cambia 100 còps de sens per segonda (50 alternanças positivas e 50 alternanças negativas).

La forma mai utilizada de corrent alternatiu es lo corrent sinusoïdal, subretot per la distribucion comerciala de l'energia electrica. La frequéncia utilizada es mai sovent de 50 Hz levat, per exemple, en America del Nòrd ont la frequéncia es de 60 Hz.

Lo corrent alternatiu (que la valor mejana -- compausanta continua -- es nula), pòt alimentar un transformator sens risc de saturacion del circuit magnetic.

Istorica

En França, Lucien Gaulard inventa lo transformator (brevet del 7 de novembre de 1882). La maquina sincròna es inventada als Estats Units d'America pel fisician Nikola Tesla (brevets del 1èr de mai de 1888). Aquestas doas invencions permeton de passar las limitas pausadas per l'utilizacion del corrent continú per la distribucion de l'electricitat alara preconizada per Thomas Edison qu'aviá pausat fòrça brevets al respècte amb aquesta tecnica (e possedava de malhums de distribucion de corrent continú).

Los avantatges portats pel transpòrt e la distribucion de l'energia electrica per corrents alternatius son pas denegables. L'industrial George Westinghouse, tenet dels brevets, acaba per l'impausar als EUA.

Avantatges

Al contrari al corrent continú, lo corrent alternatiu pòt veire sas caracteristicas (tension e intensitat) modificadas per un transformator a enrotlaments. Mas del moment qu'existís una compausanta continua non negligiabla, un transformator es pas pus adaptat.

Mercé al transformator, l'intensitat del corrent transportat per de malhums de distribucion nauta tension essent mai fèble, las pèrdas per efièch Joule son reduchas, per la mèsma poténcia instantanèa p transportada. Per exemple, se s'aumenta la tension u d'un factor 10, la valor de l'intensitat es divisida de tant, que la valor instantanèa de la poténcia val:

p(t) = u(t)×i(t)

E divisant per 10 l'intensitat del corrent transportat I, se divisís per 100 las pèrdas degudas a la resisténcia dels cebles electrics, la poténcia avalida (en watts) dins una resisténcia essent proporcionala al carrat de l'intensitat del corrent:

P = RI²

Per la distribucion se baissa enseguida la tension per provesir una tension adaptada a de besonhs de l'utilizaire.

Los corrents alternatius sinusoïdals

Exemple de senhals sinusoïdals

Un corrent alternatiu sinusoïdal es un senhal sinusoïdal de grandor omogenèa a un corrent (exprimir en ampèr). De biais estricte, sa compausanta continua deu èsser nula per lo qualificar d'alternatiu, la sinusoïda aurà donc una valor mejana egala a zèro.

Al vejaire matematic

La valor instantanèa de tension es descricha per una equacion de tipe

u(t) = u₀⋅sin(ω⋅t)

ont

• u₀ es l'amplitud del senhal, la tension de crèsta, en vòlts (V)
• ω es la pulsacion del senhaal, en radians per segonda (rad⋅s^-1), definit per
  ω = 2⋅π⋅ƒ = 2⋅π/T
  ƒ essent la frequéncia del senhal en hertz (Hz), T essent lo periòde del senhal en segondas (s)

L'intensitat del corrent a una equacion du tipe:

i(t) = i₀⋅sin(ω⋅t + φ)

ont

• i₀ es l'amplitud del senhal en ampèrs (A)
• φ es le desfasatge, o fasa a l'origina, exprimat en radians

De biais estricte, un corrent alternatiu sinusoïdal es tant de temps (T/2) positiu que negatiu, çò qu'implica que sa compausanta continú siá nula. La sinusoïda oscilla donc de biais equilibrat a l'entorn de 0, implicant de valors mejanas (matematicament) u e i nulas, e de valors eficaças (electricament) de

• $\mathrm {U} ={\frac {u_{0}}{\sqrt {2}}}$.
• $\mathrm {I} ={\frac {i_{0}}{\sqrt {2}}}$.

Consideram los dos senhals sus la figura a costat. Se dich d'aquestes dos senhals que son identics mas desfasats de π (un miègperiòde). Entre lors doas equacions, i a donc sonque le desfasatge (o fase a l'origina) que fa diferéncia.

En realitat, l'important es que la diferéncia de las fasas a l'origina valga φ_blau - φ_roge = kπ ont k es un entièr impar, que tal desfasatge (π radians correspondent a 180 grases) correspond a un descalatge d'un miègtorn sul cèrcle trigonometric. S'associa donc a un senhal, la valor opausada de l'autre, que sin(x + k⋅π) = - sin(x). Quand lo senhal bleu es al maxim, lo roge es al minim, etc. Se remarca donc que los dos senhals son opausats, es a dire simetrics al respècte de l'axe de las abscissis.

Los sistèmas de fasa

Monofasat

Lo corrent monofasat es aquesta mai utilizat pel grand public. Utiliza dos conductors: la fasa e lo neutre (mai sovent ligat a la tèrra al darrièt transformator, coma lo neutre del corrent trifasat).

Triphasat

Sols los alternators polifasats son susceptibles de provesir una poténcia nauta. Es lo corrent trifasat qu'es utilizat per la fabricacion industriala de l'electricitat. L’alimentacion electrica trifasada utiliza quatre cables, un per caduna de las tres fasas, e un cable pel neutre. Cadun dels tres cables de fasa es percorregut per un corrent alternatiu sinusoïdal desfasat de 2$\pi$/3 radians (120 grases) al respècte dels dos autres cables. Lo neutre es mai sovent ligat a la tèrra al començament, es donc pas un cable de transpòrt, a l'arribada es simplament de nòu creat per un acoblament en estela dels enrotlaments trifasats secondaris del transformator de distribucion bassa tension (230/400 vòlts). Aqueste neutre es encara ligat a una presa de tèrra aquí ont es necessari.

Lo corrent de fasa $J$ es lo corrent passant una fasa d'un receptor.

Lo corrent de linha $I$ es lo corrent passant una linha.

A, B e C son lo nom de las tres linhas. N es lo neutre dins lo cas d'un racordament en estela. Dins un racordament triangle, i a pas de neutre.

Se lo receptor es racordat en estela (tanben nomenat Y), $I_{A}=J_{AN}$.

Se lo receptor es racordat en triangle (tanben nomenat $\Delta$), $I_{A}={\sqrt {3}}J_{AB}e^{(-j{\frac {\pi }{6}})}$.

Autres sistèmas

Al sègle XIX e lo començament del XX i aguèt fòrça tipes de corrents alternatius. Coma:

• Sistèmas bifasat e difasat.

Los sistèmas bifasat e difasat son d'ancians sistèmas de distribucion de l'energia dins unes païses. Lo difasat utiliza pas doas fasas; aqueste sistèma es encara utilizat, mas ven sembre mai rare.

• Sistèma quadrifasat (4 o 5 fils): fasas decaladas de 90 grases.

Annèxes

Articles connèxes

• Corrent continú
• Guèrra dels corrents