CA vs CC
Il existe deux types de courant électrique, le courant alternatif et le courant continu. L'un circule selon un sens alternatif : le courant alternatif. L'autre circule toujours dans la même direction : le courant continu. Cette page traite des différences entre les deux, ainsi que des avantages que chacun présente.
Bref résumé du CA et du CC
- Le courant alternatif est une produite dans la plupart des types de centrale électrique en faisant tourner des générateurs. Le sens du courant s'inverse, ou alterne, 50 à 60 fois par seconde selon les normes du pays.[1] Le courant alternatif est le courant qui circule dans les lignes électriques et qui passe par les prises de courant que l'on trouve dans une maison ou un bâtiment. Il y a plusieurs raisons pour lesquelles le courant alternatif a été choisi pour effectuer cette tâche, qui seront discutées ci-dessous.
- Le courant continu est produit par des sources d'énergie telles que les batteries, les piles à combustible et les panneaux solaires. Ces sources d'énergie possèdent deux bornes, respectivement positive et négative, ce qui crée une tension relativement constante pour le passage des électrons. Le courant circule toujours dans le même sens entre ces deux bornes.[1]
Figure 1. Une animation tirée d'une simulation PhET de courant alternatif qui a été ralentie considérablement.[2]
Figure 2. Une animation provenant d'une simulation PhET de courant continu qui a été ralentie considérablement.[3]
Avantages de chacun
Le courant alternatif utilise une tension et un flux d'électrons variables dans un conducteur. Le courant continu circule dans une seule direction et avec un courant relativement constant (charge circulant d'un point par unité de temps). La façon dont chacun peut être manipulé, cependant, est ce qui est important, et fournit des avantages clairs pour certaines applications parmi les deux.
Avantages de la CA
Le courant alternatif est le courant de prédilection des centrales électriques et du réseau électrique dans son ensemble. Lorsqu'une fiche est connectée à une prise électrique, un courant alternatif en sort, alimentant d'innombrables appareils comme les ampoules et les réfrigérateurs. Le courant alternatif est préféré pour cette application car :
La résistance réduit l'énergie transmise dans un fil. En augmentant la tension sur les fils jusqu'à des tensions très élevées pour la transmission sur de longues distances, cette perte peut être réduite. La perte de puissance ([math]\displaystyle{ P_{perdu} }[/math]) est donnée par l'équation :[4]
où :
- [math]\displaystyle{ I }[/math] est le courant en ampères
- [math]\displaystyle{ R }[/math] est la résistance en ohms
L'augmentation de la tension à laquelle le réseau transmet l'électricité réduit cette puissance perdue. Plus la tension est élevée, plus le courant diminue proportionnellement, car la puissance électrique transmise (énergie par unité de temps) reste la même. Par exemple, si la tension est augmentée d'un facteur 100, le courant doit diminuer d'un facteur 100 et la puissance perdue qui en résulte sera diminuée de 100 = 10000. Cependant, il y a une limite, car à des tensions extrêmement élevées (2000 kV), l'électricité commence à se décharger, ce qui entraîne des pertes importantes.[4]
Une transmission efficace permet aux compagnies d'électricité et aux consommateurs d'économiser beaucoup d'argent, ce qui contribue à réduire la pollution puisque les centrales électriques n'ont pas besoin de compenser les pertes d'électricité en utilisant davantage de combustible.
Les autres avantages du CA sont les suivants :[5]
- Faible coût d'entretien des moteurs à courant alternatif à haute vitesse.
- Il est facile d'interrompre le courant (par exemple avec un disjoncteur) car le courant s'annule naturellement tous les 1/2 cycles. Par exemple, un disjoncteur peut interrompre environ 1/20ème du courant continu par rapport au courant alternatif.
Avantages du CC
Un grand avantage du courant continu est qu'il est plus facile de modifier la vitesse d'un moteur électrique à courant continu que celle d'un moteur à courant alternatif. Cela est utile dans de nombreuses applications, comme les voitures électriques et hybrides.[5]
Le courant continu est utilisé dans pratiquement tous les appareils électroniques grand public, car les transistors (les composants de l'électronique moderne) en dépendent pour fonctionner. Les appareils qui utilisent le courant continu comprennent les téléphones cellulaires, les ordinateurs portables, les téléviseurs et bien d'autres encore.
Le courant continu peut également être utilisé pour transmettre l'électricité avec un rendement encore plus grande que le courant alternatif sur des distances extrêmement grandes grâce à la transmission CCHT (courant continu à haute tension). En plus d'une meilleure efficacité, le CCHT permet également de connecter différents systèmes de courant alternatif (c'est-à-dire 50 Hz et 60 Hz).[6]
En savoir plus
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Références
- ↑ 1,0 et 1,1 How Stuff Works. (Accessed December 30, 2015). Direct Current Versus Alternating Current [Online], Available: http://science.howstuffworks.com/electricity8.htm
- ↑ http://phet.colorado.edu/sims/circuit-construction-kit/circuit-construction-kit-ac_en.jnlp
- ↑ http://phet.colorado.edu/sims/circuit-construction-kit/circuit-construction-kit-ac_en.jnlp
- ↑ 4,0 et 4,1 R. Paynter and B.J. Boydell, "Transmission Lines and Substations" in Introduction to Electricity, 1st ed., Upper Saddle River, NJ: Pearson, 2011, ch.25, sec.3, pp.1102-1104
- ↑ 5,0 et 5,1 Private communication with M. Pigman power engineer for Tacoma Power, Sept. 17th, 2015.
- ↑ Spark Fun. (Accessed December 30, 2015). Alternating Current vs. Direct Current [Online], Available: https://learn.sparkfun.com/tutorials/alternating-current-ac-vs-direct-current-dc