Par S. Hussain Ather , mis à jour le 24 mars 2022
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Le courant continu (DC) circule dans une seule direction constante. Le courant alternatif (AC) inverse périodiquement la direction, produisant une forme d'onde sinusoïdale qui peut être décrite par sa fréquence.
Dans un circuit CC, la relation entre la tension (V), le courant (I) et la résistance (R) est décrite par la loi d'Ohm :V =IR . La même loi s'applique au courant alternatif, mais la résistance est remplacée par une impédance (Z), qui capture à la fois les effets résistifs et réactifs.
L'impédance peut être exprimée sous forme de nombre complexe :Z =R + jX , où R est la vraie résistance et X est la réactance apportée par les inductances et les condensateurs.
Pour les sources sinusoïdales, le courant instantané est I =I_msin(ωt + θ) , où je_suis est le courant de crête, ω =2πf est la fréquence angulaire, et θ est le déphasage. La tension correspondante est V =V_msin(ωt) .
La division de la tension par le courant donne l'impédance :
Z =V_msin(ωt) / (I_msin(ωt + θ))
Les réactances sont définies comme :
Réactance inductive : X_L =2πfL (en ohms, où L est l'inductance en Henry).
Réactance capacitive : X_C =1 / (2πfC) (en ohms, où C est la capacité en farads).
L'ampleur de l'impédance totale pour les configurations courantes est :
Dans un circuit RLC parallèle, le courant total provenant de la source est égal à la somme vectorielle des courants traversant chaque branche :
I_S² =I_R² + (I_L – I_C)²
L'impédance de chaque branche peut être calculée à partir de sa tension :R =V / I_R , X_L =V / I_L , X_C =V / I_C . L'admission globale (Y =1/Z ) est alors :
Y =√[(1/R)² + (1/X_L – 1/X_C)²]
Dans un RLC en série, le même courant traverse tous les composants. Les chutes de tension aux bornes de chaque élément s'ajoutent algébriquement à la tension d'alimentation :
V_S – V_R – V_L – V_C =0
Où V_R =IR , V_L =IX_Lsin(ωt + 90°) , et V_C =IX_Csin(ωt – 90°) . Les relations de phase mettent en évidence que les inductances avancent la tension de 90°, tandis que les condensateurs sont en retard de 90°.
Comprendre la distinction entre la résistance CC et l'impédance CA est essentiel pour concevoir des systèmes de distribution d'énergie, sélectionner des composants pour les circuits électroniques et dépanner des problèmes électriques. Des calculs d'impédance précis permettent aux ingénieurs de prédire les chutes de tension, les pertes de puissance et les déphasages dans les applications réelles.
Bien que la physique sous-jacente des circuits électriques reste la même, la présence de signaux alternatifs introduit des éléments réactifs qui modifient la façon dont nous calculons la résistance. En appliquant la loi d'Ohm à l'impédance et en utilisant les formules correctes pour la réactance inductive et capacitive, les ingénieurs peuvent modéliser avec précision les circuits CC et CA pour des performances optimales.