This page has been robot translated, sorry for typos if any. Original content here.

Le concept de courant alternatif

Avant-propos

Avant de commencer parler de compteurs, rappelez-vous que ce sont des appareils électriques, et dans la description suivante, je me précipiterai avec toutes sortes de termes intelligents. Bien sûr, si vous avez une formation en électricité, alors cette partie peut être immédiatement manquée. Et si vous connaissez l'électricité uniquement si vous branchez le fer sur une prise de courant, elle commence à se déchaîner, alors je vous recommande fortement de lire ce chapitre, afin de ne plus vous sentir étranger à la célébration universelle de la vie. Le chapitre est tiré du site de Voropaev EG. "Génie électrique" , il y en a beaucoup plus, je recommande la lecture pour l'auto-éducation, il est écrit très populaire (au niveau de la première année d'école électrotechnique).

Donc:

Définition: Les variables sont des courants et des tensions variables dans le temps, en amplitude et en direction. Leur valeur à tout moment s'appelle la valeur instantanée. Les valeurs instantanées sont désignées par de petites lettres: i, u, e, p.

Les courants dont les valeurs sont répétées à intervalles réguliers sont appelés courants périodiques. Le plus petit intervalle de temps par lequel leurs répétitions sont observées s'appelle la période et est noté par la lettre T. La quantité inverse de la période s'appelle la fréquence, c'est-à-dire
et mesuré en hertz (Hz). Valeur appelé la fréquence angulaire du courant alternatif, il montre la variation de la phase du courant par unité de temps et est mesurée en radians divisés par une seconde

La valeur maximale d'un courant alternatif ou d'une tension est appelée amplitude. Il est désigné par de grandes lettres avec l'index "m" (par exemple, I m ). Il existe également un concept de la valeur efficace du courant alternatif (I). Quantitativement, c'est:

il convient de noter que la valeur réelle de la tension est inférieure à la valeur maximale.

Courant alternatif peut être écrit mathématiquement comme:

Ici, l'indice exprime la phase initiale. Si la sinusoïde commence au point d'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 en avance ou en retard.

1.2. RÉSISTANCE DANS LES CIRCUITS AC.

Le courant électrique dans les conducteurs est connecté en permanence aux champs magnétiques et électriques.
Les éléments caractérisant la transformation de l'énergie électromagnétique en chaleur sont appelés résistances actives (désignées par R).
Les éléments associés à la présence d'un seul champ magnétique sont appelés inductivités.
Les éléments associés à la présence d'un champ électrique sont appelés capacités.
Les résistances, les lampes à incandescence, les fours électriques, etc. sont des représentants typiques des résistances actives.
Les inducteurs sont fournis avec des bobines de relais, des enroulements de moteur et des transformateurs. La résistance inductive est calculée par la formule:

où L est l'inductance.
Les condensateurs, les lignes électriques longues, etc. sont volumineuses.
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, Z est calculé pour la chaîne R et C:

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

1.3. CONNEXION CONSÉQUENTE DE RÉSISTANCE ACTIVE R,
CONDENSATEUR AVEC ET INDUCTIVITE L

Considérons un circuit avec des résistances actives, inductives et capacitives connectées en série (Figure 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 - chute de tension sur la résistance inductive,
U C - chute de tension dans la résistance capacitive.

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


La vérification est faite par la formule:

Il convient de noter que les contraintes sur des sections individuelles du circuit ne coïncident pas toujours en phase avec le courant I.
Ainsi, à une résistance active, la chute de tension coïncide en phase avec le courant, sur la tension inductive elle dépasse le courant de 90 ° et sur le capacitif - elle est en retard de 90 °.
Graphiquement, cela peut être montré sur un diagramme vectoriel (Figure 1.3.2).

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

Dans une telle combinaison d'éléments, des configurations de charge active-inductive ou active-capacitive 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 contrainte.
L'impédance à la résonance des tensions a une valeur minimale:
, et à une tension donnée U, le courant peut atteindre une valeur maximale.
De condition déterminer la fréquence de résonance

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

1.4. CONDENSATEUR ET CONNEXION PARALLELE EN BOBINE,
AVEC RESISTANCE ACTIVE ET INDUCTIVITE

Considérons un circuit de connexion en parallèle d'un condensateur et d'une bobine avec une résistance et une inductance actives (Figure 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:


Puisque la résistance de cette branche est complexe, le courant dans la branche est en phase de la tension à l’angle.

Nous montrons cela sur un diagramme vectoriel (Figure 1.4.2).

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


La deuxième branche comprend un condensateur. Sa résistance

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

Sa valeur peut également être obtenue graphiquement en ajoutant les vecteurs I 1 et I 2 (Figure 1.4.3)
L'angle du décalage entre le courant et la tension est indiqué par la lettre j .
Ici, différents modes sont possibles dans le fonctionnement du circuit. A + 90 °, le courant capacitif prévaudra, à -90 ° - inductif.
Un mode est possible quand = 0, c'est-à-dire le courant dans la partie non ramifiée de la chaîne I sera de nature active. Cela se produira dans le cas où I 1L = I 2 , c'est-à-dire lorsque les composantes réactives du courant dans les branches sont égales.

Sur un diagramme vectoriel, cela ressemblera à ceci (Figure 1.4.4):

Ce mode est appelé résonance de courant. Tout comme dans le cas de la tension de résonance, il est largement utilisé en ingénierie radio.
Le cas de la connexion parallèle R, L et C discuté ci-dessus peut également être analysé du point de vue de l'augmentation de cos j pour les installations électriques. On sait que le cos j est un paramètre technique et économique dans le fonctionnement des installations électriques. Il est déterminé par la formule:

P - puissance active des installations électriques, kW,
S - capacité totale des installations électriques, kW.
En pratique, le cos j est déterminé en retirant l'énergie active et réactive des compteurs et en divisant une indication par les autres rendements tg j .
Ensuite, cos j se trouve dans les tables.
Plus la valeur de cos j est élevée, plus le système d'alimentation fonctionne, car à la même valeur de courant et de tension (pour laquelle le générateur est conçu), il peut recevoir une puissance active importante.
Une diminution de cos j entraîne une utilisation incomplète de l'équipement et en même temps, l'efficacité de l'installation diminue. Les tarifs d'électricité prévoient un coût inférieur à 1 kilowattheure pour le cos j élevé, par rapport à un coût faible.
Les activités pour augmenter le cos incluent:
- prévention de la marche au ralenti des équipements électriques,
- pleine charge de moteurs électriques, transformateurs, etc.
De plus, à cos j , la connexion au réseau de condensateurs statiques a un effet positif.