Capacité en circuits à courant alternatifs

Table des matières

Introduction

Lorsque le condensateur est alimenté par une tension continue, le condensateur se charge lentement et parvient enfin à sa position de pleine charge. À ce stade, la tension de charge d’un condensateur est égale à la tension d’alimentation. Ici, le condensateur sert de source d’énergie tant que la tension est appliquée. Les condensateurs ne laissent pas passer le courant (i) après avoir été complètement chargés. Le courant circulant dans le circuit dépend de la quantité de charge dans les plaques des condensateurs et le courant est directement proportionnel au taux de variation de la tension appliquée à la tension. circuit. Soit i = dQ / dt = C dV (t) / dt.

Si une tension d’alimentation alternative est appliquée au circuit de condensateur, celui-ci se charge et se décharge continuellement en fonction du taux de fréquence de la tension d’alimentation. La capacité d’un condensateur dans les circuits alternatifs dépend de la fréquence de la tension d’alimentation qui lui est appliquée. Dans les circuits alternatifs, les condensateurs permettent le courant lorsque la tension d’alimentation change continuellement en fonction du temps.

Circuit de condensateur CA

Dans le circuit ci-dessus, nous avons observé qu’un condensateur est directement connecté à la tension d’alimentation alternative. Ici, le condensateur se charge et se décharge en permanence en fonction des modifications de la tension d’alimentation, car la valeur de la tension d’alimentation alternative augmente et diminue constamment. Nous savons tous que le courant circulant dans le circuit est directement proportionnel au taux de variation de la tension appliquée.

Dans ce cas, le courant de charge a une valeur élevée si la tension d’alimentation passe de son demi-cycle positif à son demi-cycle négatif et inversement. c’est-à-dire à 0 0  et à 180 0 en signal sinusoïdal. Le courant traversant le condensateur a sa valeur minimale lorsque la tension d’alimentation en onde sinusoïdale croise sa valeur crête maximale ou minimale (Vm). On peut donc dire que le courant de charge circulant dans le circuit est maximal ou minimal en fonction des niveaux de tension d’alimentation en onde sinusoïdale.

Diagramme de phaseur de condensateur CA

 

Le diagramme de phase du condensateur alternatif est présenté dans la figure ci-dessus, où la tension et les courants sont représentés sous forme d’onde sinusoïdale. Dans la figure ci-dessus, nous avons observé qu’à 0  le courant de charge est à sa valeur maximale car la tension augmente lentement dans le sens positif. A 90 0,  il n’y a pas de courant dans le condensateur car à ce stade, la tension d’alimentation est à sa valeur de crête maximale.

Au  point 180 0 , la tension diminue lentement jusqu’à zéro et le courant atteint sa valeur maximale dans le sens négatif. De nouveau, la charge atteint sa valeur maximale à 360 ° , car à ce stade, la tension d’alimentation est à la valeur minimale.

Les formes d’onde de la figure ci-dessus montrent que le courant dépasse la tension de 90 0 . On peut donc dire que dans un circuit de condensateur idéal, la tension alternative est inférieure de 90 0 au courant .

Réactance capacitive

Nous savons que le courant traversant le condensateur est directement proportionnel au taux de variation de la tension appliquée, mais les condensateurs offrent également une certaine forme de résistance au courant, comme les résistances. Cette résistance des condensateurs dans les circuits alternatifs est appelée réactance capacitive ou communément appelée réactance. La réactance capacitive est la propriété d’un condensateur qui s’oppose au flux de courant dans les circuits alternatifs. Il est représenté avec le symbole Xc et mesuré en ohms comme la résistance.

Nous avons besoin d’énergie supplémentaire par rapport à la réactance capacitive pour charger un condensateur dans le circuit. Cette valeur est inversement proportionnelle à la valeur de la capacité et à la fréquence de la tension d’alimentation.

Xc∝ 1 / c et Xc∝ 1 / f.

L’équation pour la réactance capacitive et les paramètres qui les influencent sont discutés ci-dessous.

Réactance capacitive,

XC = 1 / 2πfC = 1 / C

Ici,

XC = réactance du condensateur

f = fréquence en HZ

C = Capacité d’un condensateur en Farads

ω (oméga) = 2πf

De l’équation ci-dessus, nous avons compris que la réactance capacitive est élevée lorsque les valeurs de fréquence et de capacité sont faibles et que, à ce stade, le condensateur agit comme une résistance parfaite. Si la fréquence de la tension d’alimentation est élevée, la valeur de réactance du condensateur est faible et, à ce stade, le condensateur sert également de bon conducteur. De l’équation ci-dessus, il est clair que la réactance est zéro si la fréquence est l’infini et la valeur de réactance est l’infini où la fréquence est à zéro.

Réactivité capacitive contre la fréquence

La figure ci-dessus montre la relation entre la réactance capacitive, le courant et la fréquence de la tension d’alimentation. Ici, nous avons observé que si la fréquence est basse, la réactance est élevée. Le courant de charge augmente avec l’augmentation de la fréquence, car le taux de variation de la tension augmente avec le temps. La réactance est à la valeur infinie où la fréquence est nulle et vice versa.

Exemple de capacité alternative n ° 1

Trouvez la valeur efficace du courant circulant dans le circuit avec un condensateur de 3uF connecté à une alimentation de 660V à ​​40Hz.

Réactance capacitive,

XC = 1 / 2πfC

Ici,

f = 40Hz

C = 3uF

Vrms = 660V

À présent,

XC = 1 / (2 × 3,14 × 40HZ × 3 × 10 -6 ) = 1326Ω

Irms = Vrms / XC = 660V / 1326Ω = 497mA

Exemple de capacité alternative n ° 2

Trouvez la valeur efficace du courant circulant dans le circuit avec un condensateur de 5 µF connecté à une alimentation de 880 V et 50 Hz.

Réactance capacitive,

XC = 1 / 2πfC

Ici,

f = 50Hz

C = 5uF

Vrms = 880V

À présent,

XC = 1 / (2 × 3,14 × 50HZ × 5 × 10-6) = 636Ω

Irms = Vrms / XC = 880V / 636Ω = 1,38 A

À partir des deux exemples ci-dessus, nous avons pratiquement constaté que la réactance d’un condensateur dépend de la fréquence de la tension d’alimentation et que sa relation est inversement proportionnelle. Dans l’exemple 1, la réactance est de 1326 Ω pour la fréquence de 40 Hz mais la valeur de la réactance décroît à 636 Ω lorsque la fréquence augmente jusqu’à 50 Hz, comme indiqué dans l’exemple 2.Par conséquent, il est clair que la réactance d’un condensateur est inversement proportionnelle à la fréquence et capacitance.