On parle beaucoup de tension dans les circuits électriques, mais qu'est-ce que cette tension électrique ? Quels en sont les types et les sources ?
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Quelle est la tension en tant que quantité d'électricité ?
La tension est l'un des termes utilisés en physique, et plus particulièrement en électricité, désigné par le symbole U. En physique, elle est définie comme la valeur du travail nécessaire pour transférer une charge unitaire entre deux champs dans un champ électrique.
En génie électrique, ce terme est traduit par la différence de potentiel électrique entre deux points d'un circuit électrique.
L'unité utilisée pour définir la valeur de la tension est le volt, indiqué par le symbole V. La tension peut provenir de différentes sources. Elle est le plus souvent générée par des piles, des accumulateurs et des générateurs spéciaux. Ces éléments produisent l'énergie nécessaire au déplacement des charges dans un circuit.
Le terme courant est souvent utilisé avec la tension. Ces deux termes sont étroitement liés et désignent la mesure des charges. La différence réside dans le fait que la tension mesure la force qui pousse les électrons à circuler dans un circuit, tandis que le courant mesure le débit des charges dans un circuit. Alors que la tension fournit de l'énergie à un circuit, le courant mesure la quantité de courant circulant dans les câbles et les fils .
Des équipements électriques spéciaux permettent de mesurer la tension et le courant circulants, permettant ainsi d'évaluer les éléments des circuits en toute sécurité. Dans les installations et réseaux électriques, la sécurité est primordiale. C'est pourquoi la catégorie génie électrique propose non seulement des appareils de mesure, mais aussi des éléments d'assemblage.
Types de tension de base : tension continue, alternative et alternative
En pratique, il existe plusieurs variantes de tensions électriques : la tension continue, la tension alternative et la tension alternative. Elles diffèrent par leurs propriétés, principalement par l'évolution de la valeur de la tension au cours du temps, ainsi que par leur application.
Le courant continu, appelé CC, se caractérise par le maintien d'une tension constante dans le temps. Le courant électrique circule toujours dans le même sens et ne change pas de polarité. La source de tension est alors, entre autres, des piles ou des accumulateurs, mais aussi des panneaux solaires ou des alimentations CC. Grâce à sa tension constante, il est largement utilisé dans les appareils électroniques, l'automobile ou les systèmes d'éclairage LED.
Le deuxième type est la tension alternative. Dans la nomenclature, elle est désignée par le terme « CA ». Elle diffère de la variante précédente par sa valeur variable. Cependant, le fait que le courant circule constamment dans un seul sens ne change pas. En pratique, la tension continue est assez rarement utilisée, principalement dans les systèmes spécialisés. On l'utilise, par exemple, dans les onduleurs et les redresseurs.
Une autre variante est la tension alternative. Comme la tension alternative, elle est désignée par le symbole CA. Elle diffère des précédentes par le fait que non seulement sa valeur, mais aussi son sens de circulation varient au fil du temps. Les changements de sens se produisent rythmiquement en fonction des variations de tension. Ce type de tension est généré, par exemple, par des générateurs de courant alternatif, des réseaux électriques ou des centrales électriques. La tension électrique alternative est largement utilisée. Elle permet le transport d'énergie, même sur de longues distances. Elle est utilisée dans les réseaux électriques qui alimentent les habitations et autres installations en électricité via des câbles d'installation .
Autres types de tensions électriques dans les circuits
Bien que les tensions continues, alternatives et alternatives soient les plus souvent évoquées, d'autres types de tension peuvent également être distingués en pratique. La tension pulsée en est un exemple. Elle se caractérise par des variations périodiques, mais sa polarité reste constante. La tension pulsée est une variante de la tension alternative. Sa valeur peut varier de 0 à la valeur maximale du système. Ce type de tension provient de convertisseurs de courant ou de redresseurs.
Un autre exemple est la tension triphasée. Il s'agit d'une variante de la tension alternative, caractérisée par la présence de trois tensions sinusoïdales, chacune ayant la même fréquence et décalée de 120° l'une par rapport à l'autre. Ce type particulier est utilisé lorsque la source de courant doit alimenter de grandes machines ou des équipements industriels, ainsi que des réseaux électriques où des éléments de circuit individuels sont responsables du transport de charges de forte puissance.
L'analyse des valeurs de tension actuelle révèle un autre type de tension : la tension harmonique. Il s'agit d'une perturbation de la tension alternative, dont la fréquence est un multiple de la fréquence de base du réseau. Elle provient des appareils électroniques et des moteurs électriques. La tension harmonique affecte négativement l'efficacité du réseau, ainsi que des appareils qui y fonctionnent, provoquant de graves perturbations dans le bon fonctionnement des récepteurs et des réseaux électriques.