Quelle est la différence entre le courant continu et le courant alternatif, et où sont-ils utilisés ?

Dans le monde d'aujourd'hui, tout le monde est confronté à l'électricité depuis l'enfance. Les premières mentions de ce phénomène naturel remontent aux philosophes Aristote et Thalès, qui étaient intrigués par les propriétés étonnantes et mystérieuses du courant électrique. Mais ce n'est qu'au XVIIe siècle que les grands esprits scientifiques ont commencé une succession de découvertes sur l'énergie électrique qui se poursuivent encore aujourd'hui.

La découverte du courant électrique et la création par Michael Faraday du premier générateur au monde en 1831 ont radicalement changé la vie humaine. Nous sommes habitués à des appareils qui utilisent l'énergie électrique pour nous faciliter la vie, mais jusqu'à présent, la plupart des gens ne comprennent pas ce phénomène important. Tout d'abord, pour comprendre les principes de base de l'électricité, nous devons étudier deux définitions fondamentales : le courant électrique et la tension.

Qu'est-ce que le courant alternatif et la tension

 

Courant électrique - est le mouvement ordonné des particules chargées (porteurs de charges électriques). Les porteurs du courant électrique sont les électrons (dans les métaux et les gaz), les cations et les anions (dans les électrolytes), les trous dans la conduction électron-trou. Ce phénomène se manifeste par la création d'un champ magnétique, une modification de la composition chimique ou l'échauffement des conducteurs. Les principales caractéristiques du courant sont :

• L'ampérage, déterminé par la loi d'Ohm et mesuré en ampères (А), dans les formules il est indiqué par la lettre I ;
• la puissance, selon la loi de Joule-Lenz, mesurée en watts (W), est désignée par P ;
• la fréquence, mesurée en hertz (Hz).

Le courant électrique est utilisé comme vecteur d'énergie pour produire de l'énergie mécanique avec des moteurs électriques, pour produire de l'énergie thermique dans des appareils de chauffage, de soudage électrique et de chauffage, pour générer des ondes électromagnétiques de différentes fréquences, pour créer des champs magnétiques dans des électroaimants et pour produire de l'énergie lumineuse dans des appareils d'éclairage et des lampes de toutes sortes.

Tension - est le travail effectué par un champ électrique pour déplacer une charge de 1 coulomb (Coulomb) d'un point à l'autre d'un conducteur. Cependant, à partir de cette définition, il est difficile de comprendre ce qu'est la tension.

Afin de déplacer une particule chargée d'un pôle à l'autre, une différence de potentiel doit être créée entre ces pôles (c'est ce qu'on appelle une tension). L'unité de mesure de la tension est le volt (В).

Pour comprendre définitivement la définition du courant et de la tension électriques, on peut faire une analogie intéressante : imaginez que la charge électrique soit de l'eau, alors la pression de l'eau dans la colonne est la tension, et le débit de l'eau dans le tuyau est la force du courant électrique. Plus la tension est élevée, plus l'intensité du courant électrique est importante.

Qu'est-ce que le courant alternatif ?

Si vous changez la polarité des potentiels, le sens de circulation du courant électrique change. C'est ce type de courant que l'on appelle courant alternatif. La quantité de changement de direction dans un intervalle de temps donné est appelée la fréquence et est mesurée, comme mentionné ci-dessus, en Hertz (Hz). Par exemple, dans un réseau électrique standard de notre pays, la fréquence est de 50 Hz, ce qui signifie que le sens du courant change 50 fois par seconde.

Qu'est-ce que le courant continu ?

Lorsque le mouvement ordonné des particules chargées a toujours une seule direction, ce courant est appelé courant continu. Un courant continu se produit dans un réseau à tension continue lorsque la polarité des charges d'un côté et de l'autre est constante dans le temps. Il est très souvent utilisé dans divers dispositifs et techniques électroniques où la transmission de puissance sur de longues distances n'est pas nécessaire.

Sources de courant électrique

Une source de courant électrique Désigne généralement un appareil ou un dispositif avec lequel un courant électrique peut être créé dans un circuit. Ces dispositifs peuvent produire du courant alternatif et du courant continu. Ils sont divisés en générateurs de courant mécaniques, lumineux, thermiques et chimiques selon la façon dont ils créent de l'électricité.

Mécanique Les sources de courant électrique convertissent l'énergie mécanique en énergie électrique. Ces équipements comprennent différents types de générateursqui génèrent du courant électrique alternatif en faisant tourner un électroaimant autour d'une bobine des moteurs à induction.

Lumière convertissent l'énergie des photons (énergie lumineuse) en énergie électrique. Ils utilisent la propriété des semi-conducteurs de produire une tension lorsqu'ils sont exposés à un flux lumineux. Les panneaux solaires peuvent être considérés comme de tels équipements.

Thermique - Convertit l'énergie thermique en électricité grâce à la différence de température entre deux paires de semi-conducteurs en contact - les thermocouples. L'intensité du courant dans ces dispositifs est directement liée à la différence de température : plus la différence est grande, plus l'intensité du courant est importante. Ces sources sont utilisées, par exemple, dans les centrales géothermiques.

Produits chimiques Génère de l'électricité par le biais de réactions chimiques. Par exemple, divers types de piles et d'accumulateurs galvaniques peuvent être classés parmi ces dispositifs. Les sources de courant galvanique sont généralement utilisées dans les dispositifs autonomes, les véhicules, les appareils et sont des sources de courant continu.

Conversion du courant alternatif en courant continu

Les appareils électriques du monde entier utilisent à la fois le courant continu et le courant alternatif. Il est donc nécessaire de convertir un courant en un autre ou vice versa.

Un courant alternatif peut être converti en courant continu en utilisant un pont de diodes ou un "redresseur". La partie principale du redresseur est une diode semi-conductrice, qui conduit le courant électrique dans une seule direction. Après cette diode, le courant ne change pas de sens, mais il y a des ondulations, qui sont éliminées avec condensateurs et d'autres filtres. Les redresseurs existent en version mécanique, sous vide ou à semi-conducteurs.

Selon la qualité de fabrication d'un tel dispositif, le courant d'ondulation à la sortie aura des valeurs différentes. En règle générale, plus un dispositif est cher et mieux il est fabriqué, moins il y a d'ondulation et plus le courant est propre. Voici quelques exemples de ces dispositifs alimentations électriques divers appareils et chargeurs, redresseurs d'unités de puissance électrique dans divers modes de transport, machines à souder à courant continu et autres.

Les onduleurs sont utilisés pour convertir le courant continu en courant alternatif. Ces dispositifs génèrent une tension alternative avec un modèle d'onde sinusoïdale. Il existe plusieurs types de ces appareils : les inverseurs à moteur, les inverseurs à relais et les inverseurs électroniques. Ils se distinguent tous par la qualité du courant alternatif qu'ils produisent, leur coût et leur taille. Il s'agit par exemple d'alimentations sans interruption, d'onduleurs dans les voitures ou dans les centrales solaires, par exemple.

Où l'on utilise le courant alternatif et le courant continu et quels sont les avantages ?

Différentes tâches peuvent nécessiter l'utilisation du courant alternatif et du courant continu. Chaque type de courant a ses avantages et ses inconvénients.

Courant alternatif est principalement utilisé lorsque des courants doivent être transmis sur de longues distances. Ce type de courant est plus logique en termes de pertes éventuelles et de coûts d'équipement. C'est pourquoi la plupart des appareils et des machines n'utilisent que ce type de courant.

Les habitations et les entreprises, les infrastructures et les installations de transport sont éloignées des centrales électriques, de sorte que tous les réseaux électriques sont à courant alternatif. Ces réseaux alimentent tous les appareils domestiques, les équipements industriels et les locomotives de train. Il existe un nombre incroyable d'appareils alimentés en courant alternatif et il est beaucoup plus facile de décrire ceux qui utilisent le courant continu.

 

Courant continu est utilisé dans les systèmes autonomes tels que les systèmes embarqués pour les véhicules, les avions, les navires et les trains électriques. Il est largement utilisé pour l'alimentation de microcircuits dans diverses applications électroniques, de communication et autres où les interférences et l'ondulation doivent être minimisées ou éliminées. Dans certains cas, ce courant est utilisé dans les travaux de soudage électrique au moyen d'onduleurs. Il existe même des locomotives de chemin de fer qui fonctionnent avec des systèmes à courant continu. En médecine, ce type de courant est utilisé pour introduire des médicaments dans l'organisme au moyen de l'électrophorèse, et à des fins scientifiques pour séparer différentes substances (l'électrophorèse des protéines, etc.).

Symboles sur les appareils et circuits électriques

Il est souvent nécessaire de déterminer le courant auquel l'appareil fonctionne. En effet, le raccordement d'un appareil fonctionnant en courant continu à une alimentation secteur entraîne inévitablement des conséquences désagréables : endommagement de l'appareil, incendie ou choc électrique. Il existe des symboles internationalement reconnus pour cela désignations standard pour de tels systèmes et même des câbles à code couleur.

Par exemple, les appareils fonctionnant en courant continu sont marqués d'une ligne, de deux lignes pleines ou d'une ligne pleine accompagnée d'une ligne en pointillé en dessous. Ces courants sont également marqués par les lettres latines suivantes DC. L'isolation des fils électriques dans les systèmes à courant continu est colorée en rouge pour le courant positif et en bleu ou noir pour le courant négatif.

Sur les appareils et machines électriques, le courant alternatif est indiqué par l'abréviation anglaise AC ou par une ligne ondulée. Dans les diagrammes et les descriptions de dispositifs, il est également indiqué par deux lignes : une ligne pleine et une ligne ondulée situées l'une en dessous de l'autre. Dans la plupart des cas, les conducteurs sont marqués comme suit : phase en marron ou noir, neutre en bleu et terre en vert/jaune.

Pourquoi le courant alternatif est plus souvent utilisé

Nous avons déjà évoqué plus haut les raisons pour lesquelles le courant alternatif est actuellement plus utilisé que le courant continu. Et pourtant, examinons de plus près cette question.

Depuis la découverte de l'électricité, il y a eu un débat sur le meilleur courant à utiliser. Il existe même une "guerre des courants", une rivalité entre Thomas Edison et Nikola Tesla pour l'utilisation d'un type de courant. La lutte entre les disciples de ces grands scientifiques a duré jusqu'en 2007, lorsque la ville de New York est passée du courant continu au courant alternatif.

La raison la plus importante pour laquelle le courant alternatif est plus couramment utilisé est la suivante est la capacité de le transmettre sur de longues distances avec des pertes minimales.. Plus la distance entre la source de courant et le consommateur final est grande, plus la résistance est importante. des fils et la perte de chaleur des fils.

Afin d'atteindre la puissance maximale, il est nécessaire d'augmenter soit l'épaisseur des câbles (et ainsi réduire la résistance), ou pour augmenter la tension.

Dans les systèmes à courant alternatif, il est possible d'augmenter la tension avec une épaisseur de fil minimale, ce qui réduit le coût des lignes électriques. Pour les systèmes à courant continu, il n'existe pas de moyens abordables et efficaces d'augmenter la tension et, par conséquent, ces réseaux nécessitent soit une augmentation de l'épaisseur des conducteurs, soit la construction d'un grand nombre de petites centrales électriques. Ces deux méthodes sont coûteuses et augmentent considérablement le coût de l'électricité par rapport aux réseaux à courant alternatif.

Avec les transformateurs électriques, la tension alternative est efficacement (avec des rendements allant jusqu'à 99 %.) peut varier dans les deux sens, des valeurs minimales aux valeurs maximales, ce qui est également l'un des avantages importants des réseaux à courant alternatif. L'utilisation d'un système à courant alternatif triphasé augmente encore l'efficacité, et les machines telles que les moteurs qui fonctionnent sur des réseaux électriques à courant alternatif sont beaucoup plus petites, moins chères et plus faciles à entretenir que les moteurs à courant continu.

De tout ce qui précède, nous pouvons conclure que l'utilisation du courant alternatif est bénéfique dans les grands réseaux et dans la transmission d'énergie électrique sur de longues distances, tandis que pour le fonctionnement précis et efficace des appareils électroniques et pour les dispositifs autonomes, il est conseillé d'utiliser le courant continu.

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