Lorsqu'ils sont initiés à l'électricité et à son fonctionnement, la plupart des gens apprennent que le courant électrique passe d'un pôle négatif à un pôle positif. C'est en fait vrai, cependant, uniquement pour l'électricité à courant continu (courant continu), et le courant continu n'est qu'une des deux possibilités. AC (courant alternatif) est l'autre.
Au lieu de voyager d'un pôle à l'autre, le courant alternatif oscille entre une paire de bornes - le chaud et le neutre - direction changeante avec une fréquence caractéristique du générateur qui produit il.
Les générateurs à courant alternatif fonctionnent grâce à l'induction électromagnétique, par laquelle un champ électrique changeant produit un champ magnétique, et vice versa. Dans un générateur à courant alternatif, également connu sous le nom d'alternateur, un rotor en rotation génère du courant dans une bobine et le sens du courant s'inverse à chaque demi-tour du rotor. L'une des principales utilisations d'un générateur AC est de produire de l'électricité pour une consommation de masse.
Un avantage clé d'un alternateur est qu'il fonctionne avec un dispositif appelé un transformateur, ce qui peut à la fois augmenter et diminuer la tension. C'est la raison pour laquelle les générateurs à courant alternatif alimentent la majeure partie du réseau électrique mondial, du moins pour l'instant.
Utilisations d'un générateur AC
Le principe d'un générateur AC est simple. Une source d'énergie externe, telle que l'eau en mouvement ou la vapeur produite par la combustion de combustibles fossiles ou la fission nucléaire contrôlée, fait tourner un rotor et la rotation génère un courant alternatif dans un enroulement. L'électricité est pratiquement prête à l'emploi dès que vous connectez la bobine à une charge.
Les petits générateurs à essence peuvent fournir suffisamment d'énergie pour faire fonctionner les appareils ménagers, et les grandes turbines hydroélectriques, au charbon et nucléaires peuvent alimenter des villes entières. Lorsqu'il s'agit de production d'électricité à grande échelle, la production d'électricité en courant alternatif a un net avantage sur le courant continu.
Les transformateurs réduisent les pertes de transmission
En utilisant un transformateur, vous pouvez augmenter la tension du courant alternatif à plusieurs milliers de volts, ce qui rend possible la transmission longue distance le long des lignes électriques. Au point d'utilisation, vous utilisez un autre transformateur pour réduire la tension à un niveau utilisable. Les transformateurs ne fonctionnent qu'avec du courant alternatif, car ils reposent également sur l'induction électromagnétique.
Sans l'augmentation de la tension, la perte de puissance due à la résistance électrique et les fuites magnétiques rendraient la transmission de puissance à longue distance peu pratique. Si des générateurs de courant continu alimentaient le réseau électrique, il faudrait davantage de centrales électriques et chaque centrale ne pourrait alimenter qu'une zone limitée. Le paysage serait parsemé de mini-centrales de production d'électricité au lieu des grandes centrales centralisées qui existent aujourd'hui.
Les alternateurs qui génèrent du courant continu sont appelés dynamos
Il est possible de générer du courant alternatif avec un alternateur en fixant un commutateur au rotor, ce qui empêche le courant de changer de direction lorsque le rotor tourne. Cela transforme l'alternateur en un dynamo, et l'un des avantages d'une dynamo est que vous pouvez l'utiliser pour charger une batterie.
L'augmentation de l'efficacité est un avantage important d'un alternateur par rapport à une dynamo, donc les dynamos sont généralement utilisé à l'envers comme moteurs pour jouets et outils électriques alimentés par batterie et non pour charger les batteries dans automobiles.
Les dangers des générateurs de courant alternatif
Générer du courant alternatif avec un alternateur n'est pas plus dangereux par nature que d'utiliser une batterie, mais lorsque le la tension d'un générateur CA à grande échelle est augmentée à plusieurs milliers de volts, elle devient extrêmement hasardeux. Thomas Edison a fait valoir ce point en faisant électrocuter des animaux errants dans le but de convaincre les investisseurs de soutenir le développement du courant continu. Les générateurs à courant alternatif et les transformateurs doivent être fortement isolés pour les rendre sûrs.
Le flux d'électricité à travers les bobines du générateur et du transformateur produit de la chaleur résistive, ce qui crée un autre problème. Si la chaleur devient extrême pendant, par exemple, une surtension accidentelle, un transformateur ou une bobine de générateur peut griller ou devenir suffisamment chaud pour endommager l'isolation électrique ou déclencher un incendie. Ce type d'accident se produit de temps en temps, et c'est une cause potentielle d'incendies de forêt.
