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Concept de courant alternatif

Préface

Avant de commencer En ce qui concerne les compteurs, rappelez-vous qu’il s’agit d’appareils électriques. Dans la suite de la description, je vais me précipiter dans toutes sortes de termes intelligents. Bien sûr, si vous avez une formation en génie électrique, cette partie peut être ignorée immédiatement. Et si vous ne connaissez que l'électricité, que si vous branchez le fer à repasser dans la prise murale, il commence à chauffer, je vous recommande donc de lire ce chapitre afin de ne pas vous sentir étranger lors d'une fête générale de la vie. Le chapitre est tiré du site Voropayev EG "Génie Électrique" , il en existe encore beaucoup, je recommande de lire pour l’auto-éducation, il est écrit assez couramment (au niveau de la première année d’une école technique de génie électrique).

Donc:

Définition: Les variables sont appelées courants et tensions qui varient dans le temps, la magnitude et la direction. Leur valeur à un moment donné s'appelle la valeur instantanée. Désigné par des valeurs instantanées en petites lettres: i, u, e, p.

Les courants dont les valeurs sont répétées à intervalles réguliers sont appelés périodiques. Le plus petit intervalle de temps, après lequel leurs répétitions sont observées, est appelé la période et est désigné par la lettre T. L'inverse de la période est appelé la fréquence, c'est-à-dire.
et est mesurée en hertz (Hz). Magnitude appelé la fréquence angulaire du courant alternatif, il montre l'évolution de la phase du courant par unité de temps et est mesuré en radians divisé par secondes

La valeur maximale du courant alternatif ou de la tension est appelée amplitude. Il est désigné par de grandes lettres avec l’indice '' m '' (par exemple, I m ). Il y a aussi le concept de la valeur efficace du courant alternatif (I). Quantitativement, il est égal à:

il convient de noter que la valeur efficace de la tension est inférieure au maximum.

Le courant alternatif peut être écrit mathématiquement sous la forme:

Ici, l'index exprime la phase initiale. Si l’onde sinusoïdale commence à l’intersection des axes de coordonnées, alors = 0, alors


La valeur initiale du courant peut être à gauche ou à droite de l'axe des ordonnées. Ensuite, la phase initiale sera avancée ou en retard.

1.2. RÉSISTANCE AUX CIRCUITS AC.

Le courant électrique dans les conducteurs est continuellement connecté aux champs magnétiques et électriques.
Les éléments qui caractérisent la conversion de l'énergie électromagnétique en chaleur s'appellent des résistances actives (notées R).
Les éléments associés à la présence d'un champ magnétique uniquement sont appelés inductances.
Les éléments associés à la présence d'un champ électrique s'appellent des capacités.
Les représentants typiques de la résistance active sont les résistances, les lampes à incandescence, les fours électriques, etc.
Les inductances ont des relais de bobines, des enroulements de moteurs électriques et des transformateurs. La résistance inductive est calculée par la formule:

où L est l'inductance.
Les condensateurs ont des condensateurs, de longues lignes électriques, etc.
La résistance capacitive est calculée par la formule:

où C est la capacité.
Les vrais consommateurs d’énergie électrique peuvent avoir une valeur complexe de résistance. En présence de R et L, la valeur de la résistance totale Z est calculée par la formule:

De même, le calcul est effectué Z et pour la chaîne R et C:

Les consommateurs avec R, L, C ont une résistance totale:

1.3. CONNEXION SERIE DE RESISTANCE ACTIVE R,
CONDENSATEUR C ET INDUCTIVITE L

Considérons un circuit avec des impédances actives, inductives et capacitives connectés en série (Fig. 1.3.1).

Pour analyser le circuit, décomposez la tension secteur U en trois composants:
U R - la chute de tension à travers la résistance active,
U L - chute de tension sur la résistance inductive,
U C - la chute de tension à travers la capacité.

Le courant dans le circuit I sera commun à tous les éléments:


Contrôle produit par la formule:

Il convient de noter que les tensions sur les différentes sections du circuit ne coïncident pas toujours en phase avec le courant I.
Ainsi, sur une résistance active, la chute de tension coïncide en phase avec le courant, sur la résistance inductive, elle est en avance sur la phase du courant de 90 ° et sur la capacité, elle est à 90 ° en arrière.
Graphiquement, cela peut être représenté sur un diagramme vectoriel (Fig. 1.3.2).

Les trois vecteurs de chute de tension présentés ci-dessus peuvent être ajoutés géométriquement à un (Fig. 1.3.3).

Dans une telle combinaison d'éléments, une nature active-inductive ou active-capacitive de la charge du circuit est possible. Par conséquent, le déphasage a des signes à la fois positifs et négatifs.
Un mode intéressant est quand = 0.
Dans ce cas

Ce mode de fonctionnement du circuit est appelé résonance de tension.
L'impédance à la résonance de tension a une valeur minimale:
, et à une tension U donnée, le courant I peut atteindre une valeur maximale.
De la condition déterminer la fréquence de résonance

Le phénomène de résonance de tension est largement utilisé en ingénierie radio et dans les installations industrielles individuelles.

1.4. CONNEXION PARALLÈLE DU CONDENSATEUR ET DE LA BOBINE,
AYANT UNE RÉSISTANCE ACTIVE ET UNE INDUCTIVITÉ

Considérez un circuit parallèle comprenant un condensateur et une bobine avec une résistance et une inductance actives (Fig. 1.4.1).

Dans ce schéma, le paramètre commun aux deux branches est la tension U. La première branche, la bobine inductive, a la résistance active R et l'inductance L. La résistance résultante Z 1 et le courant I 1 sont déterminés par la formule:


La résistance de cette branche étant complexe, le courant dans la branche est en retard par rapport à la tension d’un angle.

Montrons-le sur le diagramme vectoriel (fig. 1.4.2).

Nous projetons le vecteur actuel I 1 sur l’axe des coordonnées. La composante horizontale du courant sera la composante active de I 1R et la composante verticale de I 1L . Les valeurs quantitatives de ces composants seront égales à:


La deuxième branche comprend un condensateur. Sa résistance

Ce courant entraîne la phase de la tension de 90 °.
Pour déterminer le courant I dans la partie non branchée du circuit, nous utilisons la formule:

Sa valeur peut être obtenue graphiquement en additionnant les vecteurs I 1 et I 2 (Fig. 1.4.3)
L'angle de décalage entre le courant et la tension est noté j .
Ici, différents modes sont possibles dans le fonctionnement du circuit. À = + 90 °, le courant capacitif prévaudra, à = -90 ° - courant inductif.
Le mode est possible lorsque = 0, c.-à-d. le courant dans la partie non ramifiée du circuit, je serai actif. Cela se produira dans le cas où I 1L = I 2 , c'est-à-dire à composantes réactives égales du courant dans les branches.

Sur le diagramme vectoriel, cela ressemblera à ceci (Fig. 1.4.4):

Ce mode est appelé résonance actuelle. Comme dans le cas de la résonance de tension, il est largement utilisé en ingénierie radio.
Le cas ci-dessus de connexion en parallèle de R, L et C peut également être analysé en termes de cos j croissant pour les installations électriques. On sait que cos j est un paramètre technique et économique dans le fonctionnement des installations électriques. Il est déterminé par la formule:

Р - puissance active des installations électriques, en kW,
S est la puissance totale des installations électriques, en kW.
En pratique, cos j est déterminé en prenant les lectures d'énergie active et réactive des compteurs, et en divisant une indication par une autre, on obtient tg j .
De plus, selon les tableaux, trouvez cos j .
Plus le coût est élevé , plus le système de puissance fonctionne de manière économique, car avec les mêmes valeurs de courant et de tension (pour lesquelles le générateur est conçu), il est possible d’obtenir une puissance plus active.
La réduction de cos j conduit à une utilisation incomplète de l'équipement et diminue en même temps l'efficacité de l'installation. Les tarifs de l’électricité prévoient un coût inférieur de 1 kilowattheure à cos j élevé, par rapport à bas.
Les activités d'amélioration du cos incluent:
- prévention de la marche au ralenti des équipements électriques,
- chargement complet des moteurs électriques, transformateurs, etc.
De plus, cos j est positivement affecté par la connexion au réseau de condensateurs statiques.