Un courant continu s'écoule toujours dans la même direction contrairement à un courant alternatif. (©photo)
Le courant alternatif (CA) change de direction périodiquement, contrairement au courant continu (CC) qui circule dans une seule direction constante. Le CA est principalement utilisé pour le transport d'électricité sur de longues distances en raison de sa capacité à être facilement transformé en différentes tensions. En revanche, le CC est souvent utilisé dans les dispositifs électroniques et les batteries, car il fournit une alimentation stable et constante.
Principes physiques
Un courant électrique est produit par le déplacement d’électrons quasi-libres dans un milieu conducteur (métal) sous l’impulsion d’une tension électrique appliquée à ses bornes.
Si cette tension est continue, le flux d’électrons (de charges négatives) s’écoule uniquement vers la borne positive(1) (caractérisée par un déficit de charges négatives) à laquelle il communique de l’énergie. Bien que la vitesse de chaque électron soit très lente (quelques mètres par heure), le mouvement se répercute sur tous les autres électrons présents dans le conducteur à la vitesse de la lumière.
Si cette tension est alternative (sinusoïdale), les électrons oscillent alternativement dans un sens et dans l’autre autour de leurs positions moyennes sur une distance de quelques microns (millièmes de millimètres). Ils répercutent l’énergie vibrationnelle reçue vers l’extrémité positive du conducteur.
Courant continu
Le courant continu est principalement produit par l’activité chimique des batteries, et par l’effet photoélectrique des panneaux photovoltaïques.
Le courant alternatif est produit par la rotation du rotor d’un alternateur dans les centrales électriques(2). La vitesse de cette rotation détermine la fréquence du courant(3).
Courant alternatif
Le courant alternatif est à ce jour largement privilégié pour le transport d’électricité, mais le courant continu pourrait lui être substitué dans le cas des lignes souterraines et sous-marines.
Pour le transport de l'électricité
Le courant alternatif présente des avantages très importants pour transporter l’électricité :
- il s’agit du régime de production des alternateurs des centrales et de celui utilisé par de nombreux appareils de consommation comme les moteurs ;
- il permet très facilement d’élever les tensions, de réduire les intensités donc de limiter les pertes par effet Joule sur les réseaux ;
- le maillage des réseaux est facile : le passage d’un niveau de tension à un autre s’effectue grâce aux transformateurs dont les rendements sont très bons.
Pourtant le courant continu s’impose parfois pour des raisons économiques et/ou techniques :
- le transport de courant alternatif sur longue distance développe, par effet capacitif entre la ligne et le sol, des effets déstabilisants. Au plan technique, le choix du continu s’impose au-delà de 1 500 km ;
- le continu ne nécessite que 2 conducteurs au lieu de 3. Dès que la ligne est longue, cette économie compense la nécessité d’avoir des stations de conversion aux deux extrémités pour se raccorder aux réseaux alternatifs. Au plan économique, le continu peut ainsi devenir plus intéressant dès 600 km ;
- en cas de lignes souterraines ou sous-marines de plus de 50 km. L’alternatif développe, par effet capacitif, une puissance réactive qui s’oppose à la circulation du courant. L’intérêt du continu, qui en est exempt, croît avec la distance du transport ;
- le passage par du continu est le moyen le plus économique et efficace de raccorder des réseaux alternatifs asynchrones (dotés de fréquences ou de réglages de phase différents).
Comme ces situations ont été rares pendant très longtemps, le système électrique s’est développé autour d’une utilisation massive de l’alternatif.
Les choses évoluent sous l’effet des échanges d’électricité sur très longue distance, de la mise en relation de zones asynchrones, du franchissement des mers ou océans et du développement de parcs d'éoliennes en mer éloignés des réseaux.
Transformation d'un courant à l'autre
Il est possible de transformer du courant alternatif en continu à l’aide d’un redresseur (ex : pour charger des batteries) et du courant continu en alternatif à l’aide d’un onduleur (ex : pour injecter l'électricité produite par les panneaux photovoltaïques au réseau).
