Nature de la tension, comparaison continu / alternatif
Les tensions et les courants présents sur le réseau sont sinusoïdaux à une fréquence fixe de 50Hz
(60Hz aux USA, au Canada, etc).
Les tensions sinusoïdales sont présentes à 99% sur les réseaux électriques, au dépend des tensions continues.
Pour connaître les raisons de ce choix, on dresse deux tableaux d'avantages et d'inconvénients relatifs aux régimes alternatifs sinusoïdaux et continus.
Courant alternatif
Avantages | Inconvénients |
Permet l'utilisation des transformateurs pour élever et abaisser la tension | Difficultés d'interconnexion de plusieurs réseaux (il faut avoir la même fréquence, la même tension et la même phase). |
Facilite la coupure des courants par le passage naturel par 0 deux fois par période c.à.d. 100 fois par seconde | Implique des effets inductifs et capacitifs tout au long du réseau d'où l'existence de puissance réactive pénalisante pour le producteur. |
Production directe par alternateur | Implique un effet de peau (concentration du courant dans la périphérie des câbles d'où la nécessité de câbles et lignes adaptés et donc plus chers |
Courant continu
Avantages | Inconvénients |
Pas d'effet réactif donc pas de puissance réactive pénalisante pour la production | Difficulté de couper les courants continus, d'où des dispositifs de coupure plus |
Facilite l'interconnexion des réseaux, il suffit d'avoir partout la même tension. | Terminaisons très coûteuses. |
Pas d'effet de peau (les câbles et les lignes sont plus simples et moins chers. | Impossibilités de produire et d'élever la tension dans les très hautes tensions d'où des pertes importantes sur les lignes. |
Raison d'utilisation d'une tension sinusoïdale
La solution la plus commode pour produire de manière industrielle de l'énergie électrique est l'entraînement d'un alternateur par une turbine, le tout en rotation autour d'un axe.
De manière naturelle ces installations produisent des tensions sinusoïdales.
En sens inverse et tout aussi naturellement, ces tensions sinusoïdales permettent l'entraînement régulier d'un moteur électrique.
Cette facilité d'utilisation à la production et à l'usage dans les machines tournantes constitue les
deux grands atouts de la tension sinusoïdale.
Choix entre un système monophasé et triphasé
Il est tout à fait possible de réaliser un réseau uniquement en courant monophasé. Les raisons qui ont conduit à adopter le réseau triphasé sont les avantages techniques et économiques importants qu'il présente :
Un alternateur de très forte puissance ne peut pas fonctionner en produisant un courant monophasé car la puissance fluctuante qui en résulte provoque une destruction de l'arbre de liaison entre l'alternateur et la source d'énergie mécanique qui le met en rotation. En effet, un système monophasé voit sa puissance instantanée passer par une valeur nulle à chaque oscillation de l'onde de tension (lorsque la tension ou l'intensité passe par zéro). La puissance instantanée est donc variable. Au contraire, les systèmes triphasés équilibrés assurent une puissance instantanée constante, c'est-à-dire "sans à-coup", ce qui est important en électromécanique.
le transport d'une même puissance électrique en triphasé (sans neutre) nécessite une section de câbles conducteurs deux fois plus faible qu'en monophasé. L'économie qui en découle sur le coût de réalisation des lignes est notable.
Les courants triphasés peuvent produire des champs magnétiques tournants en répartissant d'une manière spécifique les bobinages sur un rotor. Or les machines électriques qui produisent et utilisent ces courants fonctionnent de manière optimale en régime triphasé.
Une distribution de l'électricité en courant triphasé avec fil de neutre permet de proposer pour un même réseau deux tensions d'utilisation différentes :
soit entre une phase et le neutre : par exemple 230 V en Europe et en Afrique.
soit entre deux phases : par exemple 400 V en Europe et en Afrique.