Période et fréquence du courant alternatif
Ce terme « courant électrique alternatif » doit être compris comme un courant qui évolue dans le temps de quelque manière que ce soit, conformément au concept de « grandeur variable » introduit en mathématiques. En génie électrique, cependant, le terme «courant électrique alternatif» en est venu à désigner un courant électrique imputé dans une direction (par opposition à courant électrique de sens constant) et donc en amplitude, puisqu'il est physiquement impossible d'imaginer des changements de direction du courant électrique sans changements d'amplitude correspondants.
Le mouvement des électrons dans un conducteur, d'abord dans un sens puis dans l'autre, s'appelle une oscillation de courant alternatif. La première oscillation est suivie de la deuxième, puis de la troisième, etc. Lorsque le courant dans le fil oscille autour de lui, une oscillation correspondante du champ magnétique se produit.
Le temps d'une oscillation s'appelle la période et est désigné par la lettre T. La période est exprimée en secondes ou en unités de fractions de seconde.Ce sont : un millième de seconde est une milliseconde (ms) égale à 10-3 s, un millionième de seconde est une microseconde (μs) égale à 10-6 s, et un milliardième de seconde est une nanoseconde (ns ) égal à 10 -9 s.
Quantité importante caractéristique courant alternatif, est la fréquence. Il représente le nombre d'oscillations ou le nombre de périodes par seconde et est désigné par la lettre f ou F. L'unité de fréquence est le hertz, du nom du scientifique allemand G. Hertz et abrégé par les lettres Hz (ou Hz). Si une oscillation complète se produit en une seconde, alors la fréquence est égale à un hertz. Lorsque dix vibrations se produisent en une seconde, la fréquence est de 10 Hz. La fréquence et la période sont réciproques :
et
A une fréquence de 10 Hz, la période est de 0,1 s. Et si la période est de 0,01 s, alors la fréquence est de 100 Hz.
La fréquence est la caractéristique la plus importante du courant alternatif Les machines électriques et les appareils à courant alternatif ne peuvent fonctionner normalement qu'à la fréquence pour laquelle ils sont conçus. Le fonctionnement en parallèle de générateurs électriques et de stations dans un réseau commun n'est possible qu'à la même fréquence. Par conséquent, dans tous les pays, la fréquence du courant alternatif produit par les centrales électriques est normalisée par la loi.
Dans un réseau électrique alternatif, la fréquence est de 50 Hz. Le courant circule cinquante fois par seconde dans un sens et cinquante fois dans le sens opposé. Il atteint sa valeur d'amplitude cent fois par seconde et devient égal à zéro cent fois, c'est-à-dire qu'il change cent fois de direction lorsqu'il franchit la valeur zéro. Les lampes connectées au réseau s'éteignent cent fois par seconde et s'allument plus fort le même nombre de fois, mais l'œil ne le remarque pas en raison de l'inertie visuelle, c'est-à-dire de la capacité à conserver les impressions reçues pendant environ 0,1 s.
Lors du calcul avec des courants alternatifs, ils utilisent également la fréquence angulaire, qui est égale à 2pif ou 6,28f. Il ne doit pas être exprimé en hertz, mais en radians par seconde.
Avec la fréquence acceptée du courant industriel de 50 Hz, la vitesse maximale possible du générateur est de 50 r / s (p = 1). Les générateurs à turbine sont construits pour ce nombre de tours, c'est-à-dire des générateurs entraînés par des turbines à vapeur. Le nombre de tours des turbines hydrauliques et des générateurs d'hydrogène qu'elles entraînent dépend des conditions naturelles (principalement de la pression) et fluctue dans de larges limites, diminuant parfois jusqu'à 0,35 - 0,50 tours / sec.
Le nombre de tours a une grande influence sur les indicateurs économiques de la machine - dimensions et poids.Les générateurs hydrauliques à quelques tours par seconde ont un diamètre extérieur 3 à 5 fois plus grand et pèsent beaucoup plus que les turbo-alternateurs de même puissance avec n = 50 tours. Dans les alternateurs modernes, leur système magnétique tourne et les fils dans lesquels les champs électromagnétiques sont induits sont placés dans la partie fixe de la machine.
Les courants alternatifs sont généralement divisés par fréquence. Les courants dont la fréquence est inférieure à 10 000 Hz sont appelés courants basse fréquence (courants LF). Pour ces courants, la fréquence correspond à la fréquence des différents sons de la voix humaine ou des instruments de musique, et sont donc autrement appelés courants audiofréquences (sauf pour les courants de fréquence inférieure à 20 Hz, qui ne correspondent pas aux fréquences audio) . En ingénierie radio, les courants basse fréquence sont largement utilisés, en particulier dans la transmission radiotéléphonique.
Cependant, le rôle principal dans la communication radio est joué par les courants alternatifs de fréquence supérieure à 10 000 Hz, appelés courants haute fréquence ou radiofréquences (courants HF).Pour mesurer la fréquence de ces courants, les unités suivantes sont utilisées : kilohertz (kHz), égal à mille hertz, mégahertz (MHz), égal à un million de hertz, et gigahertz (GHz), égal à un milliard de hertz. Sinon, kilohertz, mégahertz et gigahertz signifient kHz, MHz, GHz. Les courants d'une fréquence de plusieurs centaines de mégahertz et plus sont appelés courants à ultra haute ou ultra haute fréquence (UHF et UHF).
Les stations de radio fonctionnent en utilisant des courants alternatifs HF avec une fréquence de centaines de kilohertz et plus. Dans la technologie radio moderne, des courants d'une fréquence de milliards de hertz sont utilisés à des fins spéciales, et il existe des appareils capables de mesurer avec précision ces ultra-hautes fréquences.