Circuit AC | C'est des terminologies importantes et plus de 3 circuits

Points de discussion

Introduction au circuit CA

AC signifie courant alternatif. Si le flux de charge d'une source d'énergie change périodiquement, le circuit sera appelé circuit AC. La tension et le courant (à la fois l'amplitude et la direction) d'un circuit CA changent avec le temps.

Le circuit CA présente une résistance supplémentaire au flux de courant car l'impédance et la réactance sont également présentes dans les circuits CA. Dans cet article, nous discuterons de trois circuits AC élémentaires mais importants et fondamentaux. Nous découvrirons les équations de tension et de courant, les diagrammes de phaseur, les formats de puissance correspondants. Des circuits plus compliqués mais basiques peuvent être dérivés de ces circuits, tels que des circuits série RC, des circuits série LC, des circuits série RLC, etc.

Qu'est-ce que le circuit DC? En savoir plus sur KCL, KVL! Cliquez ici!

Terminologies importantes liées au circuit CA

L'analyse du circuit AC et son étude nécessitent des connaissances de base en génie électrique. Certaines des terminologies fréquemment utilisées sont notées ci-dessous pour les références. Étudiez-les brièvement avant d'explorer la famille de circuits CA.

  • Amplitude: La puissance circule dans le circuit AC sous forme d'ondes sinusoïdales. L'amplitude fait référence à la magnitude maximale de l'onde qui peut être atteinte dans les domaines positif et négatif. L'amplitude maximale est représentée par Vm et Im (pour la tension et le courant, respectivement).
  • Alternance: Les signaux sinusoïdaux ont une période de 360o. Cela signifie que la vague se répète après un 360o la durée. La moitié de ce cycle est appelée alternance.
  • Valeur instantanée: L'amplitude de la tension et du courant donnée à tout instant est appelée valeur instantanée.
  • La fréquence: La fréquence est donnée par le nombre de cycles créés par une onde en une seconde. L'unité de fréquence est donnée par Hertz (Hz).
  • Période de temps: La période de temps peut être définie comme l'intervalle de temps pris par une vague pour effectuer un cycle complet.
  • Forme d'onde: La forme d'onde est la représentation graphique de la propagation des ondes.
  • Valeurs RMS: La valeur RMS signifie la valeur «quadratique moyenne». La valeur RMS de tout composant CA représente la valeur équivalente CC de la quantité.

Circuit CA résistif pur

Si un circuit CA se compose uniquement d'une résistance pure, alors ce circuit sera appelé Circuit CA résistif pur. Il n'y a pas d'inductance ou de condensateur impliqué dans ce type de circuit CA. Dans ce circuit, la puissance générée par la résistance et les composants énergétiques, tension et courants, restent dans une phase identique. Cela garantit que l'augmentation de la tension et du courant pour la valeur de crête ou la valeur maximale se produit en même temps.

Circuit CA résistif pur
Circuit CA résistif pur

Supposons que la tension source est V, la valeur de la résistance est R, le courant circulant dans le circuit est I. La résistance est connectée en série. L'équation ci-dessous donne la tension du circuit.

V = Vm Sinωt

Maintenant, d'après la loi d'Ohm, nous savons que V = IR, ou I = V / R

Alors, le courant que je serai,

je = (Vm / R) Sinωt

Ou, je = jem Sinωt; jem = Vm / R

Le courant et la tension auront la valeur maximale pour ωt = 90o.

Diagramme de phase d'un circuit purement résistif

En observant les équations, nous pouvons conclure qu'il n'y a pas de différence de phase entre le courant et la tension du circuit. Cela signifie que la différence d'angle de phase entre les deux composantes d'énergie sera nulle. Ainsi, il n'y a pas de décalage ou d'avance entre la tension et le courant du circuit CA résistif pur.

Diagramme de phase du circuit résistif pur

Puissance dans un circuit purement résistif

Comme mentionné précédemment, le courant et la tension restent dans la même phase dans le circuit. La puissance est donnée comme une multiplication de la tension et du courant. Proposées pour les circuits alternatifs, les valeurs instantanées de tension et de courant sont prises en compte pour le calcul de la puissance.

Ainsi, le pouvoir peut être écrit comme - P = Vm Sinωt * jem Sinωt.

Ou, P = (Vm * JEm / 2) * 2 Sinω2t

Ou, P = (Vm / √2) * (Im/ √2) * (1 - Cos2ωt)

Ou, P = (Vm / √2) * (Im/ √2) - (Vm / √2) * (Im/ 2) * Cos2ωt

Maintenant pour la puissance moyenne en circuit alternatif,

P = Moyenne de [(Vm / √2) * (Im/ √2)] - Moyenne de [(Vm / √2) * (Im/ √2) * Cos2ωt]

Maintenant, Cos2ωt est égal à zéro.

Donc, le pouvoir vient comme - P = Vrms *Irms.

Ici, P représente la puissance moyenne, Vrms représente la tension quadratique moyenne, et Irms représente la valeur quadratique moyenne du courant.

Circuit CA capacitif pur

 Si un circuit CA se compose uniquement d'un condensateur pur, ce circuit sera appelé circuit CA capacitif pur. Il n'y a aucune résistance ou inductance impliquée dans cette forme de circuit CA. Un condensateur typique est un appareil électrique passif qui stocke l'énergie électrique dans un champ électrique. C'est un appareil à deux terminaux. La capacité est connue sous le nom d'effet du condensateur. La capacité a une unité - Farad (F).

Circuit capacitif pur

Lorsque la tension est appliquée à travers le condensateur, le condensateur se charge et après un certain temps, il commence à se décharger lorsque la source de tension est retirée.

Supposons que la tension source est V; le condensateur a une capacité de C, le courant traversant le circuit est I.

L'équation ci-dessous donne la tension du circuit.

V = Vm Sinωt

La charge du condensateur est donnée par Q = CVainsi que I = dQ / dt donne le courant à l'intérieur du circuit.

Alors, I = C dV / dt; comme I = dQ / dt.

Ou, I = C d (Vm Sinωt) / dt

Ou, I = Vm C d (Sinωt) / dt

Ou, I = ω Vm C Coût.

Ou, I = [Vm / (1 / ωC)] sin (ωt + π / 2)

Ou, I = (Vm / Xc) * sin (ωt + π / 2)

Xc est connu comme la réactance du circuit AC (en particulier la réactance capacitive). Le courant maximum sera observé lorsque (ωt + π / 2) = 90o.

Ainsi, le Im = Vm / Xc

Diagramme de phase du circuit capacitif pur

En observant les équations, nous pouvons conclure que la tension du circuit dépasse la valeur actuelle d'un angle de 90 degrés. Le diagramme de phaseur du circuit est donné ci-dessous.

Diagramme de phase du circuit capacitif

Puissance dans un circuit purement capacitif

Comme mentionné précédemment, la phase de tension a une avance sur le courant de 90 degrés dans le circuit. La puissance est donnée comme une multiplication de la tension et du courant. Pour les calculs de circuits alternatifs, les valeurs instantanées de tension et de courant sont prises en considération destinées au calcul de la puissance.

Ainsi, la puissance de ce circuit peut être écrite comme - P = Vm Sinωt * jem Sin (ωt + π / 2)

Ou, P = (Vm * JEm * Sinωt * Coût)

Ou, P = (Vm / √2) * (Im/ √2) * Sin2ωt

Ou, P = 0

Donc à partir des dérivations, on peut dire que la puissance moyenne du circuit capacitif est nulle.

Circuit CA inductif pur

 Si un circuit CA se compose uniquement d'un inducteur pur, alors ce circuit sera appelé circuit CA inductif pur. Il n'y a pas du tout de résistances ou de condensateurs impliqués dans ce type de circuit alternatif. Un inducteur typique est un appareil électrique passif qui stocke l'énergie électrique dans les champs magnétiques. C'est un appareil à deux terminaux. L'inductance est connue comme l'effet de l'inductance. L'inductance a une unité - Henry (H). L'énergie stockée peut également être renvoyée au circuit sous forme de courant.

Circuit inductif pur

Supposons que la tension source est V; l'inductance a une inductance de L, le courant traversant le circuit est I.

L'équation ci-dessous donne la tension du circuit.

V = Vm Sinωt

La tension induite est donnée par - E = - L dI / dt

Alors, V = - E

Ou, V = - (- L dI / dt)

Ou, Vm Sinωt = L dI / dt

Ou, dI = (Vm / L) Sinωt dt

Maintenant, en appliquant l'intégration des deux côtés, nous pouvons écrire.

Ou, ∫ dI = ∫ (Vm / L) Sinωt dt

Ou, I = (Vm / ωL) * (- Cosωt)

Ou, I = (Vm / ωL) sin (ωt - π / 2)

Ou, I = (Vm / XL) sin (ωt - π / 2)

Ici, XL = L et est connue sous le nom de réactance inductive du circuit.

Le courant maximum sera observé lorsque (ωt - π / 2) = 90o.

Ainsi, le Im = Vm / XL

Diagramme de phase du circuit inductif pur

En observant les équations, nous pouvons conclure que le courant du circuit dépasse la valeur de tension d'un angle de 90 degrés. Le diagramme de phaseur du circuit est donné ci-dessous.

Diagramme de phase pour circuit inductif

Puissance dans un circuit purement inductif

Comme mentionné précédemment, une phase de courant a une surtension de 90 degrés dans le circuit. La puissance est donnée comme une multiplication de la tension et du courant. Pour les circuits à courant alternatif, les valeurs instantanées de tension et de courant sont prises en compte dans le calcul de la puissance.

Ainsi, la puissance de ce circuit peut être écrite comme - P = Vm Sinωt * jem Sin (ωt - π / 2)

Ou, P = (Vm * JEm * Sinωt * Coût)

Ou, P = (Vm / √2) * (Im/ √2) * Sin2ωt

Ou, P = 0

Ainsi, à partir des dérivations, nous pouvons dire que la puissance moyenne du circuit inductif est nulle.

À propos de Sudipta Roy

Je suis un passionné d'électronique et je me consacre actuellement au domaine de l'électronique et des communications.
J'ai un vif intérêt pour l'exploration des technologies modernes telles que l'IA et l'apprentissage automatique.
Mes écrits sont consacrés à fournir des données précises et mises à jour à tous les apprenants.
Aider quelqu'un à acquérir des connaissances me procure un immense plaisir.

Connectons-nous via LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

Laisser un commentaire

Votre adresse email n'apparaîtra pas. Les champs obligatoires sont marqués *

Geeks Lambda