Courant alternatif monophasé

Acquisition de courant alternatif

Si le fil A est mis en rotation dans le flux magnétique formé par les deux pôles de l'aimant dans le sens des aiguilles d'une montre (Fig. 1), alors lorsque le fil croise les lignes de champ magnétique, il induira e. d. s dont la valeur est déterminée par l'expression

E = Blvsinα,

où B est l'induction magnétique en T, l est la longueur du fil en m, v est la vitesse du fil en m / s, α - l'angle auquel le fil croise les lignes de champ magnétique.

Soient B, I et v pour ce cas constants, alors le e induit. etc. c) ne dépendra que de l'angle α auquel le fil traverse le champ magnétique. Ainsi, au point 1, lorsque le fil se déplace le long des lignes de champ magnétique, la valeur de la fem induite. etc. p sera égal à zéro lorsque le fil se déplacera au point 3 oe. etc. v. sera de la plus haute importance, puisque les lignes de force seront traversées par le conducteur dans la direction qui leur est perpendiculaire, et enfin, par ex. etc. v. reviendra à zéro si le fil est déplacé au point 5.

Riz. 1. Modification de l'induit e. etc. pp. dans un fil tournant dans un champ magnétique

Aux points intermédiaires 2 et 4, où le fil croise les lignes de force sous un angle α = 45 °, la valeur de la fem induite. etc. c sera proportionnellement moindre qu'au point 3. Ainsi, lorsque le fil est tourné du point 1 au point 5, c'est-à-dire de 180°, le e induit. etc. v. passe de zéro au maximum et revient à zéro.

Il est bien évident que sur une nouvelle rotation du fil A d'un angle de 180° (par les points 6, 7, 8 et 1), la nature de la variation de e induite. etc. p sera le même, mais sa direction changera dans le sens opposé, puisque le fil traversera les lignes de champ magnétique déjà sous l'autre pôle, ce qui équivaut à les croiser dans le premier sens opposé.

Par conséquent, lorsque le fil est tourné à 360 °, le e induit. etc. v. non seulement change de magnitude tout le temps, mais change également de direction deux fois.

Si le fil est fermé à une certaine résistance, le fil apparaîtra électricité, variant également en taille et en direction.

Le courant électrique, dont l'amplitude et la direction changent continuellement, est appelé courant alternatif.

Qu'est-ce qu'une onde sinusoïdale ?

La nature du changement e. etc. (courant) pour un tour de fil pour plus de clarté, ils sont représentés graphiquement à l'aide d'une courbe. Puisque la valeur de e. etc. c) proportionnel à sinα, puis, après avoir fixé certains angles, il est possible, à l'aide de tables, de déterminer la valeur du sinus de chaque angle, et sur l'échelle appropriée de construire une courbe de variation de e. etc. c) Pour ce faire, on mettra de côté sur l'axe horizontal les angles de rotation du fil, et sur l'axe vertical, dans l'échelle appropriée, les e induits. etc. avec

Si indiqué précédemment dans la fig.1 reliez les points avec une ligne courbe lisse, cela donnera alors une idée de l'ampleur et de la nature du changement de e induit. etc. (courant) à n'importe quelle position du conducteur dans un champ magnétique. Du fait que la valeur de e induite. etc. p à tout moment est déterminé par le sinus de l'angle auquel le fil traverse le champ magnétique illustré à la fig. 1 courbe est appelée une sinusoïde, et e. etc. S. — sinusoïdal.

Riz. 2. La sinusoïde et ses valeurs caractéristiques

Les changements que nous avons examinés e. etc. c) correspondent sinusoïdalement à la rotation du fil dans un champ magnétique sous un angle de 360°. Lorsque le fil est tourné sur les 360 ° suivants, les changements de e induits. etc. s.(et courant) apparaîtront à nouveau dans une onde sinusoïdale, c'est-à-dire qu'ils se répéteront périodiquement.

En conséquence, causé par ce e. etc. c est appelé courant électrique courant alternatif sinusoïdal... Il est bien évident que la tension que nous pouvons mesurer aux extrémités du fil A, en présence d'un circuit extérieur fermé, changera également de manière sinusoïdale.

Le courant alternatif obtenu en faisant tourner un fil dans un flux magnétique ou un système de fils connectés dans une bobine est appelé courant alternatif monophasé.

Les courants alternatifs sinusoïdaux sont les plus largement utilisés en technologie. Cependant, vous pouvez trouver des courants alternatifs qui ne changent pas selon la loi des sinus. De tels courants alternatifs sont dits non sinusoïdaux.

Voir également: Qu'est-ce que le courant alternatif et en quoi diffère-t-il du courant continu

Amplitude, période, fréquence du courant alternatif monophasé

Force actuelle, changeant le long d'une sinusoïde, change continuellement. Ainsi, si au point A (Fig. 2) le courant est égal à 3a, alors au point B il sera déjà supérieur.À un autre point de la sinusoïde, par exemple au point C, le courant aura maintenant une nouvelle valeur, et ainsi de suite.

La force du courant à certains moments où il change le long d'une sinusoïde est appelée valeurs de courant instantanées.

La plus grande valeur instantanée d'un courant alternatif monophasé est appelée lorsqu'elle change le long d'une amplitude sinusoïdale... Il est facile de voir que pour un tour de fil, le courant atteint deux fois sa valeur d'amplitude. L'une des valeurs de aa' est positive et est tirée de l'axe 001 et l'autre bv' est négative et est tirée de l'axe.

Le temps pendant lequel le e induit. etc. (ou la force actuelle) passe par tout le cycle de changements, le soi-disant cycle mensuel T (Fig. 2). La période est généralement mesurée en secondes.

L'inverse de la période s'appelle la fréquence (f). Autrement dit, fréquence du courant alternatif est le nombre de périodes par unité de temps, c'est-à-dire en quelques secondes. Ainsi, par exemple, si un courant alternatif en 1 seconde prend dix fois les mêmes valeurs et la même direction, la fréquence d'un tel courant alternatif sera de 10 périodes par seconde.

Pour mesurer la fréquence, au lieu du nombre de périodes par seconde, une unité appelée hertz (hertz) est utilisée. Une fréquence de 1 hertz est égale à une fréquence de 1 lps/sec. Lors de la mesure des hautes fréquences, il est plus pratique d'utiliser une unité 1000 fois plus grande que le hertz, c'est-à-dire kilohertz (kHz), ou 1 000 000 fois supérieur à hertz — mégahertz (mhz).

Les courants alternatifs utilisés dans la technologie, selon la fréquence, peuvent être divisés en courants basse fréquence et courants haute fréquence.

Valeur efficace CA

Le courant continu traversant le fil le chauffe. Si vous faites passer du courant alternatif dans le fil, le fil chauffera également.Cela est compréhensible, car bien que le courant alternatif change tout le temps de sens, le dégagement de chaleur ne dépend en rien du sens du courant dans le fil.

Lorsqu'un courant alternatif traverse une ampoule, son filament s'allume. À une fréquence de courant alternatif standard de 50 Hz, il n'y aura pas de scintillement de la lumière, car le filament de l'ampoule à incandescence, ayant une inertie thermique, n'a pas le temps de se refroidir aux moments où le courant dans le circuit est nul. L'utilisation de courant alternatif avec une fréquence inférieure à 50 Hz pour l'éclairage est désormais indésirable en raison du fait que des fluctuations désagréables et fatigantes pour les yeux de l'intensité de l'ampoule apparaissent.

Poursuivant l'analogie du courant continu, nous pouvons nous attendre à ce qu'un courant alternatif traversant un fil crée autour de lui champ magnétique. En fait, le courant alternatif ne crée pas de champ magnétique, mais parce que le champ magnétique qu'il crée sera également variable en direction et en amplitude.

Un courant alternatif change tout le temps en amplitude et en directionNS. Naturellement, la question se pose de savoir comment bien mesurer la variable T, et quelle est sa valeur lors d'un changement le long d'une sinusoïde comme cause de telle ou telle action.

C A cet effet, le courant alternatif est comparé en termes d'action qu'il produit avec le courant continu, dont la valeur reste inchangée au cours de l'expérience.

Supposons qu'un courant continu circule dans un fil de résistance constante 10 A et que l'on constate que le fil est chauffé à une température de 50°.Si maintenant on fait passer dans le même fil non pas un courant continu, mais un courant alternatif, et donc on choisit sa valeur (en agissant par exemple avec un rhéostat) pour que le fil soit également chauffé à une température de 50°, alors en Dans ce cas, on peut dire que l'action du courant alternatif est égale à l'action du courant continu.

Chauffer le fil dans les deux cas à la même température montre que dans une unité de temps le courant alternatif dégage dans le fil la même quantité de chaleur que le courant continu.

Un courant alternatif sinusoïdal qui émet pour une résistance donnée par unité de temps la même quantité de chaleur qu'un courant continu équivalent en amplitude à un courant continu... Cette valeur de courant est appelée valeur efficace (Id) ou valeur efficace du courant alternatif.. Par conséquent, pour notre exemple, la valeur efficace du courant alternatif sera de 10 A... Dans ce cas, les valeurs maximales de courant (crête) dépasseront les valeurs moyennes en amplitude.

L'expérience et les calculs montrent que les valeurs efficaces du courant alternatif sont inférieures à ses valeurs d'amplitude en √2 (1,41) fois. Par conséquent, si la valeur de crête du courant est connue, alors la valeur efficace du courant Id peut être déterminée en divisant l'amplitude du courant Ia par √2, c'est-à-dire Id = Aza/√2

Inversement, si la valeur efficace du courant est connue, alors la valeur crête du courant peut être calculée, c'est-à-dire Ia = Azd√2

Les mêmes relations tiendront pour l'amplitude et les valeurs efficaces de e. etc. v. et tensions : Unité = Ea /√2, Ud = Uà/√2

Les appareils de mesure affichent le plus souvent les valeurs réelles, par conséquent, lors de la notation, l'indice «d» est généralement omis, mais vous ne devez pas l'oublier.

Impédance dans les circuits AC

Lorsque les consommateurs d'inductance et de capacité sont connectés au circuit CA, l'actif et la réactance doivent être pris en compte (la réactance se produit lorsqu'un condensateur est allumé ou selfs dans un circuit alternatif). Par conséquent, lors de la détermination du courant traversant un tel consommateur, il est nécessaire de diviser la tension d'alimentation par l'impédance du circuit (consommateur).

L'impédance (Z) d'un circuit alternatif monophasé est déterminée par la formule suivante :

Z = √(R2 + (ωL — 1 / ωC)2

où R est la résistance active du circuit en ohms, L est l'inductance du circuit en henrys, C est la capacité du circuit (condensateur) en farads, ω - fréquence angulaire du courant alternatif.

Différents consommateurs sont utilisés dans les circuits à courant alternatif où il faut considérer soit les trois valeurs de R, L, C soit seulement certaines d'entre elles. En même temps, la fréquence angulaire du courant alternatif doit être prise en compte.

Pour certains utilisateurs, seules les valeurs de R et L peuvent être prises en compte aux valeurs de fréquence de coupure correspondantes, par exemple à une fréquence AC de 50 Hz bobine de solénoïde ou l'enroulement du générateur ne peut être considéré que comme contenant une résistance active et inductive. En d'autres termes, la capacité dans ce cas peut être négligée. Ensuite, l'impédance AC d'un tel utilisateur peut être calculée par la formule :

Z = √(R2 + ω2L2)

Si une telle bobine ou une bobine conçue pour un fonctionnement en courant alternatif est connectée à un courant continu de même tension, un courant très important traversera la bobine, ce qui peut entraîner une génération de chaleur importante et l'isolation de la bobine peut être endommagée. Au contraire, un petit courant traversera une bobine conçue pour fonctionner dans un circuit à courant continu et connectée à un circuit à courant alternatif de même tension, et l'appareil dans lequel cette bobine est utilisée n'effectuera pas l'action requise.

Triangle de résistance, triangle de tension et triangle de puissance :