Comment convertir DC en AC | Inversion de courant continu | Animations 3D

 

Comment convertir DC en AC :

Bienvenue chez le Professeur Mad : Électronique pour débutants. Aujourd'hui, nous allons parler de "comment convertir le courant continu en courant alternatif". Le courant électrique fait référence au taux d'électrons se déplaçant dans un circuit électronique. Si autant d'électrons se déplacent à travers le circuit par seconde, nous pouvons dire que le courant électrique de ce circuit est de 1 Ampère. Même si les électrons circulent du terminal négatif au terminal positif, dans la plupart des manuels, le Courant Conventionnel suppose que le courant sort du terminal positif, traverse le circuit et entre dans le terminal négatif de la source. C'était la convention choisie lors de la découverte de l'électricité. Ce n'était pas tout à fait exact. Malheureusement, nous sommes restés coincés avec cette convention jusqu'à ce jour, donc le flux de courant du positif vers le négatif est appelé "courant conventionnel" et est utilisé lors de la réalisation de schémas de circuits.

En fait, cela ne fait aucune différence dans quel sens le courant circule tant qu'il est utilisé de manière cohérente. La direction du courant ne affecte pas ce que le courant fait. Tout au long de cette vidéo, nous utilisons le terme "Courant" pour le courant conventionnel. Il existe deux formes de courant électrique : le courant alternatif (CA) et le courant continu (CC). L'un n'est pas meilleur que l'autre car les deux sont nécessaires. Ici, nous expliquerons chacun d'entre eux et comment convertir le courant continu en courant alternatif. Commençons par le courant continu. Le courant continu est un type linéaire de courant électrique. Le courant continu ne circule toujours que dans une seule direction, du pôle positif au pôle négatif. Gardez à l'esprit que les électrons circulent en sens inverse. Pour le courant continu, les pôles positif et négatif restent toujours les mêmes. Nous pouvons représenter graphiquement la magnitude du courant continu en fonction du temps, comme ceci.

Depuis que le courant ne circule pas dans la direction opposée, le graphique n'a qu'un côté positif. Le courant continu alimente les appareils électroniques délicats qui nécessitent un courant simple et constant circulant dans une seule direction. De nos jours, ce type de courant alimente les téléphones portables, les ordinateurs et la plupart des autres appareils électroniques. Il est également obtenu à partir de batteries, de cellules solaires, etc. Comment fonctionne le courant alternatif ? Le courant alternatif (CA) est un courant électrique qui change périodiquement de direction et modifie continuellement son amplitude dans le temps. Le courant alternatif change constamment de sens entre les bornes positive et négative. Cela signifie que les électrons changent également de direction, suivant la polarité négative vers la polarité positive. Nous pouvons représenter graphiquement l'amplitude et la direction du courant alternatif au fil du temps, comme ceci.

Depuis que le courant change périodiquement de direction, le graphique présente à la fois des cycles positifs et négatifs. La vitesse à laquelle le courant alternatif change de polarité et effectue plusieurs cycles en une seconde est appelée fréquence, et elle est mesurée en hertz. La forme d'onde alternative la plus couramment utilisée en génie électrique et électronique est la forme d'onde sinusoïdale. Cependant, une forme d'onde alternative peut ne pas toujours prendre la forme d'une courbe lisse basée sur la fonction trigonométrique sinus ou cosinus. Les formes d'onde alternatives peuvent également prendre la forme de signaux carrés, de signaux triangulaires ou de toute autre forme complexe. Le courant alternatif standard que l'on trouve dans la plupart de nos foyers a une amplitude de 120V et une fréquence de 60Hz. Cependant, de nombreux appareils et appareils électroniques utilisent du courant continu (CC), qui fournit une alimentation constante à l'appareil. Nous expliquons comment convertir le courant alternatif en courant continu dans nos vidéos précédentes.

D'autre part, la plupart des systèmes de production d'énergie renouvelable tels que les systèmes photovoltaïques solaires et les générateurs éoliens fonctionnent en courant continu (CC). Il est donc important de convertir ce courant continu en courant alternatif (CA) à des fins de distribution. Dans la vidéo d'aujourd'hui, nous allons parler de la façon de convertir le courant continu en courant alternatif, ou d'inverser le courant continu. Imaginez simplement que vous disposez d'une batterie en courant continu capable de fournir du courant direct, et quelqu'un vous tapote l'épaule en vous demandant de produire du courant alternatif à la place. Comment feriez-vous ? Si tout le courant que vous produisez s'écoule dans une seule direction, que se passerait-il si vous déconnectiez les fils ? Le courant deviendrait nul. Ensuite, renversons-le. Maintenant, nous avons un courant qui s'écoule dans la direction opposée. De même, nous pouvons changer les fils de sens à plusieurs reprises, de sorte que la direction du courant s'inverse continuellement. Ce qui se produit, ce sont des changements très brusques de courant : tout dans une direction, tout dans l'autre direction, et ainsi de suite.

Regardez le graphique du courant en fonction du temps. Vous obtiendrez une onde carrée. Bien que l'électricité varie de cette manière, techniquement, c'est un courant alternatif. Au lieu d'échanger les fils, nous pouvons le faire en utilisant quatre interrupteurs. En allumant et éteignant votre courant d'une manière donnée, très rapidement, vous obtiendrez des impulsions de courant continu. Nous appelons cela un arrangement en pont en H, qui ferait au moins la moitié du travail. Pour obtenir un courant alternatif correct, vous auriez besoin d'un arrangement en pont en H commuté qui vous permettrait d'inverser complètement le courant, et de le faire environ 50 à 60 fois par seconde. Visualisez-vous en train d'échanger vos interrupteurs plus de 3000 fois par minute. Il vous faudrait une dextérité impressionnante ! C'est pourquoi nous utilisons les interrupteurs les plus rapides au monde, les "transistors". Nous pouvons utiliser des transistors, plus précisément des "transistors bipolaires à grille isolée ou IGBT".

La fréquence de commutation la plus courante des IGBT varie de 20 à 50 kHz. Un IGBT est un dispositif semi-conducteur de puissance à trois bornes, principalement utilisé comme interrupteur électronique. L'IGBT peut être activé et désactivé en activant et désactivant la grille. Si nous rendons la grille plus positive en appliquant une tension à travers la grille, le courant peut circuler du collecteur à l'émetteur, de sorte que l'IGBT est dans son état "ON". Si nous rendons la grille négative ou nulle, le courant s'arrête et l'IGBT reste dans l'état "OFF". Nous pouvons utiliser des IGBT comme des interrupteurs. À son niveau le plus simple, un onduleur est constitué de ce qu'on appelle un arrangement en pont en H. Ce circuit illustre la mise en œuvre d'un circuit en pont en H monophasé utilisant quatre IGBT. Le fonctionnement du pont en H est simple. En fermant A et B, et en ouvrant C et D en même temps, le courant commence à circuler à travers l'ampoule de gauche à droite.

En ouvrant A et B et en fermant C et D en même temps, le courant commence à circuler à travers l'ampoule de droite à gauche. De même, en allumant et éteignant les paires de commutateurs IGBT, on inverse la direction du courant. Cela signifie que du courant alternatif est généré. Pour faire fonctionner correctement ces IGBT, des signaux de contrôle précis doivent être fournis à A, B, C et D. Ces signaux de contrôle sont générés par un circuit séparé, qui peut contrôler la fréquence du signal alternatif de sortie. Par exemple, nous pouvons utiliser une carte Arduino bon marché pour fournir ces signaux de contrôle. Même si nous avons converti le courant continu en une onde carrée alternative, cela n'a rien à voir avec l'onde sinusoïdale alternative fournie à nos foyers, qui varie beaucoup plus régulièrement. Pour éviter d'endommager les IGBT en cas de court-circuit, il est nécessaire d'éteindre un ensemble d'IGBT avant d'allumer le suivant.

Pendant la transition, tous les IGBT doivent s'éteindre à un moment donné. Nous utilisons normalement une diode avec un IGBT, pour fournir un chemin nécessaire au courant inductif afin de limiter l'accumulation de tension potentielle pendant la période de transition. Nous pouvons utiliser un condensateur pour lisser toute variation de l'alimentation en courant continu. Les ondes carrées alternatives sont très abruptes et peuvent endommager certains appareils électroniques délicats de votre maison. Pour résoudre ce problème, les fabricants ont inventé des dispositifs de redressement qui modifient l'onde, créant ce qu'on appelle une onde sinusoïdale modifiée (MSW). Comme son nom l'indique, l'onde sinusoïdale modifiée n'est pas vraiment une vraie onde sinusoïdale. C'est simplement une onde échelonnée, comme ceci. Bien que la MSW soit meilleure qu'une onde carrée, ce n'est toujours pas une onde sinusoïdale pure, ce qui est nécessaire pour alimenter certains appareils électroniques délicats. Dans une conception d'onde carrée modifiée comme celle montrée ci-dessus, la forme de l'onde carrée reste essentiellement la même, mais la taille de chaque section de l'onde est dimensionnée de manière appropriée pour que sa valeur moyenne corresponde étroitement à la valeur moyenne d'une onde alternative.

Comme vous pouvez le voir, il y a une quantité proportionnelle d'espace ou de zones nulles entre chaque bloc carré. Ces espaces aident finalement à façonner ces ondes carrées en une sortie semblable à une onde sinusoïdale. Les développements ultérieurs dans l'industrie ont permis la création de circuits de redressement, ouvrant la voie à la création d'ondes sinusoïdales pures. Ainsi, comme nous l'avons décrit, il existe 3 types majeurs d'onduleurs : l'onde carrée, l'onde sinusoïdale modifiée et l'onde sinusoïdale pure. Le type d'onde carrée est le plus basique et le moins cher, tandis que l'onde sinusoïdale pure est la plus complexe et la plus coûteuse. Vous pouvez choisir un type en fonction de vos besoins. Si vous avez apprécié cette vidéo et souhaitez entendre à nouveau parler de nous, n'oubliez pas de cliquer sur le bouton "J'aime" et sur le bouton "S'abonner" avant de partir. Merci.

- Le courant électrique peut être soit un courant continu (DC) soit un courant alternatif (AC).

- Le courant continu ne circule que dans une direction, tandis que le courant alternatif change de direction périodiquement.

- Pour convertir le courant continu en courant alternatif, on utilise un arrangement en pont H avec des transistors.

Répondez à ces questions dans les commentaires :

Quelle est la différence entre le courant continu (DC) et le courant alternatif (AC) ?

A) Le courant continu ne change jamais de direction, tandis que le courant alternatif change périodiquement de direction.

B) Le courant continu change périodiquement de direction, tandis que le courant alternatif ne change jamais de direction.

C) Le courant continu et le courant alternatif changent tous les deux périodiquement de direction.

D) Le courant continu et le courant alternatif ne changent jamais de direction.

Qu'est-ce qu'un courant alternatif sinusoidal ?

A) Un courant qui change sa direction et son amplitude continuellement avec le temps.

B) Un courant qui ne change jamais sa direction et son amplitude avec le temps.

C) Un courant qui change sa direction mais pas son amplitude avec le temps.

D) Un courant qui ne change ni sa direction ni son amplitude avec le temps.

Pourquoi utilise-t-on des transistors pour convertir le courant continu en courant alternatif ?

A) Les transistors sont les commutateurs les plus rapides au monde et peuvent inverser le courant rapidement.

B) Les transistors sont les composants électroniques les moins chers et les plus faciles à utiliser.

C) Les transistors sont les seuls composants capables de convertir le courant continu en courant alternatif.

D) Les transistors sont les composants les plus durables et fiables pour convertir le courant continu en courant alternatif.