Den vekselstrøm (som kan forkortes som AC eller AC ) er en elektrisk strøm periodisk skiftende retning to ganger per periode og som bærer strømmengder alternativt være lik i én retning og i den andre. En vekselstrøm har derfor en kontinuerlig komponent (middelverdi) på null.
En vekselstrøm er preget av frekvensen , målt i hertz (Hz). Den frekvens tilsvarer antall perioder av signalet på ett sekund (en svingning = én periode). En 50 Hz vekselstrøm utfører femti svingninger per sekund, det vil si at den endrer retning hundre ganger i sekundet.
Den mest brukte formen for vekselstrøm er sinusformet strøm , først og fremst for kommersiell distribusjon av elektrisk kraft. Frekvensen som brukes er oftest 50 Hz bortsett fra for eksempel i Nord -Amerika hvor frekvensen er 60 Hz .
Vekselstrømmen (hvor gjennomsnittsverdien - direkte komponent - er null), kan levere en transformator uten risiko for metning av magnetkretsen .
I Frankrike oppfant Lucien Gaulard transformatoren ( patent på7. november 1882). Den synkrone maskinen ble oppfunnet i USA av fysikeren Nikola Tesla (patentarkivering av1 st mai 1888). Disse to oppfinnelsene gjør det mulig å overvinne begrensningene som er pålagt ved bruk av likestrøm for distribusjon av elektrisitet som deretter ble anbefalt av Thomas Edison som hadde inngitt mange patenter knyttet til denne teknikken (og hadde likestrøm distribusjonsnett).
Fordelene som gis ved transport og distribusjon av elektrisk energi ved vekselstrømmer er ubestridelige. Den industri George Westinghouse , innehaver av patenter, til slutt pålagt det på USA.
I motsetning til direkte strøm, vekselstrøm kan ha et kjennetegn (spennings- og strøm) endres ved hjelp av en vikling transformator og samtidig beholde den utsendte effekt. Men så snart det er en ikke-ubetydelig DC-komponent, er en transformator ikke lenger egnet.
Takket være den transformator, intensiteten av strømmen transporteres ved hjelp av høy-spenningsfordelingsnett er blitt lavere, tapene ved Joule-effekten blir redusert, for den samme øyeblikkelige strøm p transporteres. For eksempel, hvis spenningen u økes med en faktor 10, divideres verdien av intensiteten med samme mengde, siden den øyeblikkelige verdien av effekten er lik:
p ( t ) = u ( t ) × i ( t )Og ved å dividere med 10 intensiteten til strømmen jeg bærer I , deler vi med 100 tapene på grunn av motstanden til de elektriske kablene, den spredte effekten (i watt ) i en motstand er proporsjonal med kvadratet av intensiteten til strømmen:
P = RI 2For distribusjon senkes spenningen deretter for å gi en spenning som er tilpasset brukerens behov.
En sinusformet vekselstrøm er et sinusformet signal av homogen størrelse med en strøm (uttrykt i ampere ). Strengt tatt må dens likestrømskomponent være null for å kvalifisere den som vekselstrøm, sinusoidet vil derfor ha en gjennomsnittsverdi lik null.
Den øyeblikkelige spenningsverdien beskrives ved en ligning av typen:
u ( t ) = u 0 ⋅sin ( ω ⋅ t )eller
Strømstyrken har en ligning av typen:
i ( t ) = i 0 ⋅sin ( ω ⋅ t + φ )eller
Strengt tatt har en sinusformet vekselstrøm like mye tid ( T / 2) positiv som negativ, noe som innebærer at dens likestrømskomponent er null. Sinusformet svinger derfor på en balansert måte rundt 0, og antyder (matematisk) middelverdiene u og i null, og effektive verdier (elektrisk) av
Tenk på de to signalene i figuren motsatt. Disse to signalene sies å være identiske, men ut av fase med π (en halv periode). Mellom de to ligningene er det derfor bare faseskiftet (eller fasen ved opprinnelsen) som er forskjellig.
I virkeligheten er det viktige at forskjellen på fasene ved opprinnelsen er lik φ blå - φ rød = k π der k er et oddetall, siden en slik faseforskyvning (π radianer tilsvarer 180 grader ) tilsvarer en forskyvning av en halv sving på den trigonometriske sirkelen . Vi forbinder derfor med det ene signalet, den motsatte verdien av det andre, fordi sin ( x + k ⋅π) = - sin ( x ). Når det blå signalet er på maksimum, er det røde på minimum, og omvendt. Legg merke til at de to signalene er motsatte, det vil si symmetrisk i forhold til x-aksen.
Enfasestrømmen er den mest brukte for allmennheten. Den bruker to ledere: fase og nøytral (vanligvis koblet til jorden ved siste transformator, som nøytral av trefasestrømmen).
Bare flerfasede generatorer er i stand til å levere høy effekt. Det er trefasestrømmen som brukes til industriell produksjon av elektrisitet. Tre-fase strømforsyningen bruker fire kabler, en for hver av de tre fasene, og en kabel for nøytral. Hver av de tre fasekabel gjennomløpes av en vekselstrøm sinusbølge faseforskjøvet 2 /3 radianer ( 120 grader) i forhold til de to andre kabler. Nøytralen er vanligvis koblet til jorden ved starten, så det er ikke en overføringskabel, ved ankomst blir den ganske enkelt gjenskapt av en stjernekobling av de trefasede sekundære viklingene til lavspenningsfordelingstransformatoren (230/400 volt) . Denne nøytralen er igjen koblet til en jord der det er nødvendig.
Den fasestrøm er den strøm som flyter gjennom en fase av en mottaker.
Den linjestrømmen er strømmen gjennom en linje.
A, B og C er navnene på de tre linjene. N er nøytral når det gjelder en stjerneforbindelse. I tilfelle en deltaforbindelse er det ingen nøytral.
Hvis mottakeren er koblet til i stjerne (også kalt Y) .
Hvis mottakeren er koblet til i delta (også kalt ) ,.
Den XIX th -tallet og begynnelsen av det XX th -tallet var meget produktive typer av vekselstrømmer. Vi kan sitere:
To-fase og to-fase systemer er gamle kraftdistribusjonssystemer i noen land. To-fase bruker bare to faser; dette systemet brukes fortsatt, men det blir stadig sjeldnere.
Den frekvens systemer har også vært variert. I Frankrike kan vi sitere 25 Hz i sørvest og 42,5 Hz i Nice- regionen .