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Le concept de courant alternatif

Avant-propos

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 électricité, vous pouvez ignorer cette partie tout de suite. Et si vous ne connaissez que l’électricité, si vous branchez le fer à repasser dans une prise électrique, la température commence à chauffer, je vous recommande donc de lire ce chapitre afin de ne pas vous sentir étranger lors de vacances universelles. Le chapitre est tiré du site Voropaev E.G. "Génie Electrique" , il y en a encore beaucoup, je recommande de lire pour l'auto-éducation, il est écrit assez couramment (au niveau de la première année du collège de technique électrique).

Donc:

Définition: Les variables sont appelées courants et tensions qui changent dans le temps, leur magnitude et leur direction. Leur valeur à tout moment s'appelle la valeur instantanée. Les valeurs instantanées sont indiquées en petites lettres: i, u, e, p.

Les courants dont les valeurs sont répétées à intervalles de temps réguliers sont appelés périodiques. La période la plus courte après laquelle leurs répétitions sont observées est appelée la période et est notée par la lettre T. L’inverse de la période est appelé la fréquence, c.-à-d.
et mesuré en hertz (Hz). Valeur appelé fréquence angulaire du courant alternatif, il indique le changement de phase du courant par unité de temps et se mesure en radians divisé par seconde

La valeur maximale du courant alternatif ou de la tension est appelée amplitude. Il est noté en majuscule 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 de la tension réelle est inférieure au maximum.

Le courant alternatif peut être écrit mathématiquement comme:

Ici, l'index exprime la phase initiale. Si une sinusoïde commence à l'intersection des axes de coordonnées, alors = 0, puis


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

1.2. RÉSISTANCE AUX CHAÎNES AC.

Le courant électrique dans les conducteurs est continuellement connecté à des 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 seul champ magnétique sont appelés inductances.
Les éléments associés à la présence d'un champ électrique sont appelés capacités.
Les représentants typiques des résistances actives sont les résistances, les lampes à incandescence, les fours électriques, etc.
Les bobines de relais, les enroulements de moteurs électriques et les transformateurs possèdent l’inductance. L'inductance est calculée par la formule:

où L est l'inductance.
Les condensateurs, les lignes électriques longues, etc. possèdent une capacité.
La capacité est calculée par la formule:

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

De même, Z est calculé pour la chaîne R et C:

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

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

Considérez un circuit avec des résistances actives, inductives et capacitives connectées en série (Fig. 1.3.1).

Pour analyser le circuit, nous décomposons la tension du réseau U en trois composants:
U R - chute de tension sur la résistance active,
U L est la chute de tension aux bornes de la résistance inductive,
U C est la chute de tension à travers la capacité.

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


La vérification est effectuée selon la formule:

Il convient de noter que les tensions dans les différentes parties du circuit ne coïncident pas toujours en phase avec le courant I.
Ainsi, à la résistance active, la chute de tension coïncide en phase avec le courant, à la phase inductive, elle est en avance de 90 ° par rapport à la phase et à la capacité capacitive, elle est en retard de 90 °.
Ceci peut être représenté graphiquement dans le diagramme vectoriel (Fig. 1.3.2).

Les trois vecteurs de chute de contrainte décrits ci-dessus peuvent être combinés géométriquement en un seul (figure 1.3.3).

Dans une telle combinaison d'éléments, des caractères actif-inductif ou actif-capacitif de la charge du circuit sont possibles. Par conséquent, le déphasage a un signe à la fois positif et négatif.
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 définir la fréquence de résonance

Les phénomènes de résonance de stress sont largement utilisés en ingénierie radio et dans les installations industrielles individuelles.

1.4. CONNEXION PARALLELE DU CONDENSEUR ET DE LA BOBINE,
Possédant une résistance active et une inductance

Considérez un circuit en parallèle d’un condensateur et d’une bobine à résistance et inductance actives (Fig. 1.4.1).

Dans ce circuit, le paramètre commun aux deux branches est la tension U. La première branche, la bobine inductive, a une résistance active R et une 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.

Nous le montrons dans 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 I 1R et la verticale - I 1L . Les valeurs quantitatives de ces composants seront égales à:


Un condensateur est inclus dans la deuxième branche. Sa résistance

Ce courant est en avance de 90 ° sur la phase.
Pour déterminer le courant I dans la partie non branchée du circuit, nous utilisons la formule:

Sa valeur peut également être obtenue graphiquement en additionnant les vecteurs I 1 et I 2 (Fig. 1.4.3)
L'angle de cisaillement entre le courant et la tension est désigné par la lettre j .
Ici, différents modes de fonctionnement du circuit sont possibles. À = + 90 °, le courant capacitif prévaudra, à = -90 ° - inductif.
Mode possible lorsque = 0, c'est-à-dire 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 avec des 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 d'une résonance de contraintes, il est largement utilisé en ingénierie radio.
Le cas de connexion en parallèle de R, L et C considéré ci-dessus peut également être analysé du point de vue de l'augmentation de cos j 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:

P est la puissance active des installations électriques, en kW,
S - puissance totale des installations électriques, kW.
En pratique, cos j est déterminé en prenant les lectures d'énergie active et réactive des compteurs, et en divisant une lecture en une autre, on obtient tg j .
En outre, selon les tableaux, cos j est également trouvé .
Plus le coût est élevé , plus le système de puissance fonctionne de manière économique, car aux mêmes valeurs de courant et de tension (pour lesquelles le générateur est conçu), il peut obtenir une puissance plus active.
La diminution de cos j entraîne une utilisation incomplète de l'équipement et, dans le même temps, l'efficacité de l'installation diminue. Les tarifs de l’électricité représentent un coût inférieur de 1 kilowattheure à cos j élevé, par rapport à bas.
Les activités d'amélioration des coûts comprennent:
- prévention de la marche au ralenti des équipements électriques,
- pleine charge de moteurs électriques, transformateurs, etc.
De plus, cos j a un effet positif sur la connexion de condensateurs statiques au réseau.