Courant alternatif — Wikipédia

Courant alternatif
un courant électrique périodique qui
change de sens deux fois par période et
qui transporte des quantités d'électricité
alternativement égales dans un sens et
dans l'autre
Le courant alternatif (qui peut être abrégé par CA)[n 1] est un courant électrique périodique
qui change de sens deux fois par période et qui transporte des quantités d'électricité
alternativement égales dans un sens et dans l'autre[1]. Un courant alternatif a donc une
composante continue (valeur moyenne) nulle.

Un courant alternatif est caractérisé par sa fréquence, mesurée en hertz (Hz). La fréquence
correspond au nombre de période du signal en une seconde (une oscillation = une période).
Un courant alternatif de 50Hz effectue cinquante oscillations par seconde, c'est-à-dire qu'il
change cent fois de sens par seconde.
La forme la plus utilisée de courant alternatif est le courant sinusoïdal[1], essentiellement
pour la distribution commerciale de l'énergie électrique. La fréquence utilisée est le plus
souvent de 50Hz sauf, par exemple, en Amérique du Nord où la fréquence est de 60Hz.
Le courant alternatif (dont la valeur moyenne —composante continue— est nulle), peut
alimenter un transformateur sans risque de saturation du circuit magnétique.
Articles détaillés: Histoire de l'électricité et Guerre des courants.
En France, Lucien Gaulard invente le transformateur (brevet du 7 novembre 1882). La
machine synchrone est inventée aux États-Unis par l'ingénieur Nikola Tesla (dépôt de brevets
du 1er mai 1888)[2]. Ces deux inventions permettent de surmonter les limitations imposées
par l'utilisation du courant continu pour la distribution de l'électricité alors préconisée par
Thomas Edison qui avait déposé de nombreux brevets en rapport avec cette technique (et
possédait des réseaux de distribution de courant continu).
Les avantages apportés par le transport et la distribution de l'énergie électrique par courants
alternatifs sont indéniables. L'industriel George Westinghouse, détenteur des brevets, finit par
l'imposer aux États-Unis.
Contrairement au courant continu, le courant alternatif peut avoir ses caractéristiques
(tension et intensité) modifiées par un transformateur à enroulements tout en conservant la
puissance transmise. Mais dès qu'il existe une composante continue non négligeable[n 2], un
transformateur n'est plus adapté[n 3].
Grâce au transformateur, l'intensité du courant transporté par des réseaux de distribution
haute tension étant plus faible, les pertes par effet Joule sont réduites, pour la même
puissance instantanée p transportée. Par exemple, si on augmente la tension u d'un facteur
Ce symbole se trouve sur les appareils qui nécessitent ou produisent du courant alternatif.
Historique
Avantages

10, la valeur de l'intensité est divisée d'autant, puisque la valeur instantanée de la puissance
vaut:
p(t) = u(t) × i(t)
Et en divisant par 10 l'intensité du courant transporté I, on divise par 100 les pertes dues à la
résistance des câbles électriques, la puissance dissipée (en watts) dans une résistance étant
proportionnelle au carré de l'intensité du courant:
P = RI2
Pour la distribution, on abaisse ensuite la tension afin de fournir une tension adaptée aux
besoins de l'utilisateur.
Un courant alternatif sinusoïdal est un signal sinusoïdal de grandeur homogène à un courant
(exprimé en ampères). De façon stricte, sa composante continue doit être nulle pour le
qualifier d'alternatif, la sinusoïde aura donc une valeur moyenne égale à zéro.
D'un point de vue mathématique
La valeur instantanée de tension est décrite par une équation de type:
u(t) = u0⋅sin(ω⋅t)
où
Les courants alternatifs sinusoïdaux
Exemple de signaux sinusoïdaux.

u0 est l'amplitude du signal, la tension de crête, en volts (V),
ω est la pulsation du signal, en radians par seconde (rad⋅s-1), défini par ω = 2⋅π⋅ƒ = 2⋅π/T
ƒ étant la fréquence du signal en hertz (Hz), T étant la période du signal en secondes (s).
L'intensité du courant a une équation du type:
i(t) = i0⋅sin(ω⋅t + φ)
où
i0 est l'amplitude du signal en ampères (A),
φ est le déphasage, ou phase à l'origine, exprimé en radians.
De façon stricte, un courant alternatif sinusoïdal est autant de temps (T/2) positif que
négatif, ce qui implique que sa composante continue soit nulle. La sinusoïde oscille donc de
façon équilibrée autour de 0, impliquant des valeurs moyennes (mathématiquement) u et i
nulles, et des valeurs efficaces (électriquement) de
,
.
On considère les deux signaux sur la figure ci-contre. On dit de ces deux signaux qu'ils sont
identiques mais déphasés de π (une demi-période). Entre leurs deux équations, il y a donc
seulement le déphasage (ou phase à l'origine) qui diffère.
En réalité, l'important est que la différence des phases à l'origine vaut φbleu – φrouge = kπ où k
est un entier impair, puisqu'un tel déphasage (π radians correspondant à 180degrés)
correspond à un décalage d'un demi-tour sur le cercle trigonométrique. On associe donc à un
signal, la valeur opposée de l'autre, car sin(x + k⋅π) = – sin(x). Quand le signal bleu est au
maximum, le rouge est au minimum, et inversement. On remarque que les deux signaux sont
opposés, c’est-à-dire symétriques par rapport à l'axe des abscisses.
Monophasé
Article détaillé: Courant monophasé.
Le courant monophasé est le plus utilisé pour le grand public. Il utilise deux conducteurs: la
phase et le neutre (généralement relié à la terre au dernier transformateur, comme le neutre
Systèmes de phase

du courant triphasé).
Triphasé
Article détaillé: Courant triphasé.
Seuls les alternateurs polyphasés sont susceptibles de fournir une puissance élevée. C'est le
courant triphasé qui est utilisé pour la fabrication industrielle de l'électricité. L’alimentation
électrique triphasée utilise quatre câbles, un pour chacune des trois phases, et un câble pour
le neutre. Chacun des trois câbles de phase est parcouru par un courant alternatif sinusoïdal
déphasé de 2 /3 radians (120degrés) par rapport aux deux autres câbles. Le neutre est
généralement relié à la terre au départ, il n'est donc pas un câble de transport, à l'arrivée il est
simplement recréé par un couplage en étoile des enroulements triphasés secondaires du
transformateur de distribution basse tension (230/400volts). Ce neutre est de nouveau relié
à une prise de terre aux endroits où cela est nécessaire.
Le courant de phase est le courant traversant une phase d'un récepteur.
Le courant de ligne est le courant traversant une ligne.
A, B et C sont le nom des trois lignes. N est le neutre dans le cas d'un raccordement étoile.
Dans le cas d'un raccordement triangle, il n'y a pas de neutre.
Si le récepteur est raccordé en étoile (appelé aussi Y), .
Si le récepteur est raccordé en triangle (appelé aussi ), .
Le esiècle et le début du esiècle ont été très prolifiques en types de courants
alternatifs. On peut citer:
Systèmes biphasé et diphasé.
Article détaillé: Biphasé.
Les systèmes biphasé et diphasé sont d'anciens systèmes de distribution de l'énergie dans
certains pays. Le diphasé n'utilise que deux phases; ce système est encore utilisé, mais il
devient de plus en plus rare.
Système quadriphasé (4 ou 5 fils): phases décalées de 90degrés.
Autres systèmes