IV. Valeurs efficaces

1. Définition

Introduction

Le graphique ci-contre représente l'évolution de l'intensité instantanée d’un courant périodique circulant dans une résistance `R`. Le graphique placé dessous représente la puissance instantanée, notée `p(t)`, pour cette résistance.

Le rapport cyclique est noté `alpha` et la période est notée `T`

En factorisant par `T` et `R` : `E = R cdot [I_1^2 cdot alpha + I_2^2 cdot (1 - alpha)]cdot T`

En divisant `E` par `T` on obtient la puissance moyenne :

`P = R cdot [I_1^2 cdot alpha + I_2^2 cdot (1 - alpha)]`

Le terme `I_1^2 cdot alpha + I_2^2 cdot (1 - alpha)` est le carré d’un courant continu, noté `I_"eff"`, qui transformerait la même énergie que le courant `i(t)` pendant la durée `T`.

L’intensité efficace d’un courant périodique est égale à l'intensité qu’aurait un courant continu qui engendrerait les mêmes effets thermiques.

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On a alors, `E = R cdot I_"eff"^2 cdot T` et `P = R cdot I_"eff"^2` ce qui donne en identifiant les expressions : `I_"eff"^2 = I_1^2 cdot alpha + I_2^2 cdot (1 - alpha)`

Et finalement `I_"eff"`` =sqrt{I_1^2 cdot alpha + I_2^2 cdot (1 - alpha)}`

L’expression `R cdot I_"eff"^2` correspond à la surface sous la courbe de `p(t)` ; pour un courant périodique d’intensité instantanée `i(t)` de forme quelconque, l’expression de l'intensité efficace d’un courant périodique s’écrit : `I_"eff" = sqrt {1/T int_0^T i^2(t) dt}`

Le terme `1/T int_0^T i^2(t) dt` représente la valeur moyenne de l'intensité instantanée élevée au carré.

Généralisation

La valeur efficace d’une grandeur périodique notée `x(t)` est définie par :

`X_"eff" = sqrt{ 1/T int_0^T x^2(t) dt}`

La valeur efficace ne dépend pas de la période de la grandeur, son unité est celle de la grandeur.

Les trois étapes suivantes sont nécessaires pour déterminer la valeur efficace :

D’où l'abréviation RMS parfois utilisée.

La valeur efficace d’une grandeur est toujours positive.

Il est interdit d’additionner les valeurs efficaces.

Une grandeur dont la valeur efficace est nulle a une valeur instantanée nulle.

Sa valeur est de `10,0 Omega` dans l'exemple choisi.

`alpha=0,67` sur l'exemple.

C’est la durée du plus petit motif.

L’intensité du courant est égale à `I_1`

C’est le produit de la puissance `P_1 = R cdot I_1^2`
par la durée `alpha cdot T`

`P_1 = 225" kW"` dans l'exemple choisi.

L’unité de cette pseudo surface est le watt seconde (`"W" cdot "s"`)
donc le joule

L’intensité du courant est égale à `I_2`

C’est le produit de la puissance `P_2 = R cdot I_2^2`
par la durée `T - alpha cdot T`

`P_2 = 56,3" kW"` dans l'exemple choisi.

L’unité de cette pseudo surface est le watt seconde (`"W" cdot "s"`)
donc le joule

Une énergie divisée par une durée
est une puissance

Pour l'exemple :

`P = 225 times 0,67 + 56,3 times 0,33 `
`P = 169" kW"`

Pour l'exemple :

`I_"eff" = sqrt{150^2 times 0,67 + (-75)^2 times 0,33 }`
`I_"eff" = 130" A"`

Pour l'exemple :

`R cdot I_"eff"^2 = 10 times 130^2`
`R cdot I_"eff"^2 = 169" kW"`

Pour Root Mean Square