Comportement d'une self sur alimentation alternative : Réactance, phase et énergie

Connecter une self directement sur une source alternative révèle ses caractéristiques fondamentales en régime AC : opposition au changement de courant (réactance), déphasage tension menant de 90°, et stockage cyclique d'énergie.

1. Réactance inductive (X_L)

XL = 2πfL (ohms)

• Proportionnelle à la fréquence f et à l'inductance L.
• À 50 Hz, 1 H → 314 Ω. À 100 kHz, 1 µH → 0,63 Ω.
• Limite le courant RMS : I_RMS = V_RMS / X_L (en négligeant la résistance DC).

2. Relation de phase

La tension précède le courant de 90° (π/2 rad).

• v(t) = V_crête sin(ωt)
• i(t) = I_crête sin(ωt − 90°) = −I_crête cos(ωt)
• La self « résiste » au changement de courant → le courant est maximal quand la tension passe par zéro (dI/dt max).

3. Stockage et restitution d'énergie

• Quart de cycle 0→π/2 : Le courant monte, le champ magnétique se construit. La self absorbe l'énergie de la source. W = ½ L I_crête².
• Quart de cycle π/2→π : Le courant descend, le champ s'effondre. La self restitue l'énergie à la source.
• Énergie nette par cycle = 0 (self idéale). Self réelle : pertes I²R dans le fil.

4. Impédance (Z)

Z = RDC + jXL

• Module |Z| = √(R² + X_L²)
• Angle de phase φ = arctan(X_L/R)

Implications pratiques

• Courant d'appel : À la mise sous tension (tension nulle), le courant démarrerait au pic négatif → saturation. Résistances d'insertion ou fermeture au pic de tension atténuent le phénomène.
• Facteur de puissance : Self pure → FP = 0 (inductif). Aucune puissance réelle consommée.
• Applications : Selfs de ligne (entrée VFD), ballasts (fluorescents), filtres (self d'entrée), transformateurs (inductance de magnétisation), circuits résonnants (LLC, charge sans fil).

Avertissement

Les grosses selfs (enroulements moteurs, transformateurs) coupées génèrent une sur-tension de rappel (V = L di/dt). Toujours utiliser snubbers, varistances ou diodes de roue libre.