électrotechnique * Productiont et propriété du courant alternatif

2011 -
2012
Aurélien Blangenois
[ÉLECTROTECHNIQUE –
PRODUCTIONT ET PROPRIÉTÉ
DU COURANT ALTERNATIF]
Mme Dehaene

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PRODUCTION ET PROPRIÉTÉ DU
COURANT ALTERNATIF
DÉFINITION
Pour avoir un courant alternatif, il faut :
Une inversion de signe (et donc du sens du courant) toute les demie périodes.
Un signal périodique
Une amplitude positive égale à une amplitude négative
On peut avoir plusieurs types de courants alternatifs :
Sinusoïdal
Carré
Triangulaire
Le signal sinusoïdal est celui que l’on retrouve sur le réseau.
PRODUCTION DU COURANT
L’aimant permet de définir le champ magnétique. On
y place une spire dont le vecteur normal est orienté
dans la même direction que le champ d’induction
magnétique. Quand on fait tourner la spire à une
vitesse angulaire constante, l’angle  (angle entre S et
B) varie. On produit donc du courant. La tension
induite instantanée est donc :

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On peut écrire que  = t
Pour que la tension alternative soit maximale, il faut que B soit grand (mais la valeur de celui-ci est limitée),
augmenter les spires (mais dans ce cas, on augmentera l’encombrement) ou augmenter la vitesse angulaire
(c’est le paramètre le plus intéressant à modifier). On peut aussi mltiplier le nombre de spires (N) mais on
augmente alors la résistance et donc Iind diminue.
Pour que la puissance soit maximale (U.I), la meilleure solution est d’augmenter la vitesse angulaire.
L’ALTERNATEUR INDUSTRIEL
Il est constitué de deux parties : le rotor et le stator.
Le rotor est l’inducteur (il produit le courant induit)
et le stator récupère ce courant induit. Le rotor est
constitué d’une série d’électroaimants qui sont
alternés au niveau de la polarité du champ
magnétique (N – S – N – S – …). Le rotor tourne à
vitesse constante et passe devant un ensemble de
bobines qui constituent le stator. Pour chaque
bobine du stator : B(N) B(N)  Il y a
donc une variation de champ magnétique créant
ainsi un courant induit alternatif. En effet, on alterne les polarités. Pour chaque bobine, on aura :
uind = N BS sin(t)
MESUREDU COURANT ALTERNATIF
AVEC UN OSCILLOSCOPE
Chaque carré vaut 5V et 5 ms.
T = 4divisions = 20ms  h = 1/20 = 50 Hz (fréquence du secteur)
U = 12V (valeur maximale de la tension alternative)
Ueff = 230V
Rappel électroaimant :

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AVEC UN MULTIMÈTRE
On mesure ici la valeur efficace de la tension alternative (7-8 V) en position « alternative » sur le multimètre. En
continue, on a une tension nulle.
Pour un générateur, on a mesuré une Umax = 4V et une Ueff = 2.8V. le générateur permet également d’ajouter
une tension continue qui abaisse ou remonte le signal. Dans ce cas, on peut lire une valeur sur l’échelle
« continue » qui correspond à la valeur moyenne du courant.
Remarque : le multimètre fonctionne si la tension alternative est sinusoïdale (pour la valeur maximum). Pour
un signal carré, il faut utiliser un multimètre « True RMS ». Pas de problème pour des tensions continue.
La valeur moyenne de la tension est l’aire sous la courbe (///).
La tension efficace, c’est la tension continue qui produirait la même énergie que la tension alternative
P = UI = RI²  en continu
p(t) = u(t) i(t) = Ri²(t)  en alternatif
Pour l’énergie :
Continu alternatif
Ueff u²(t)
Pour un signal triangulaire, le coefficient est  :  
Pour un signal carré,  
Sinusoïdal

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Rapport cyclique :
Le rapport cyclique est donné par : 
Umoy  0 si t1 t2 .
Alternatif pur :
Rapport cyclique = 1
Puissance dissipée :