Qu’est-ce que la fréquence ?

La fréquence du courant alternatif (c.a.) est le nombre de cycles par seconde dans une onde sinusoïdale c.a.. La fréquence est la vitesse à laquelle le courant change de direction par seconde. Elle est mesurée en hertz (Hz), une unité de mesure internationale où 1 hertz est égal à 1 cycle par seconde.

• Hertz (Hz) = Un hertz est égal à un cycle par seconde.
• Cycle = Une onde complète de courant ou de tension alternatif.
• Alternance = Une moitié de cycle.
• Période = Le temps nécessaire pour produire un cycle complet d’une forme d’onde.

À la base, la fréquence est la fréquence à laquelle quelque chose se répète. Dans le cas du courant électrique, la fréquence est le nombre de fois qu’une onde sinusoïdale répète, ou complète, un cycle positif à négatif.

Plus il y a de cycles qui se produisent par seconde, plus la fréquence est élevée.

Exemple : Si l’on dit qu’un courant alternatif a une fréquence de 3 Hz (voir le schéma ci-dessous), cela indique que sa forme d’onde se répète 3 fois en 1 seconde.

La fréquence est généralement utilisée pour décrire le fonctionnement des équipements électriques. Voici quelques plages de fréquences courantes :

• Fréquence de la ligne électrique (normalement 50 Hz ou 60 Hz).
• Les variateurs de fréquence, qui utilisent normalement une fréquence porteuse de 1 à 20 kilohertz (kHz).
• Fréquence audio : 15 Hz à 20 kHz (la gamme de l’audition humaine).
• Fréquence radio : 30-300 kHz.
• Basse fréquence : 300 kHz à 3 mégahertz (MHz).
• Fréquence moyenne : 3-30 MHz.
• Haute fréquence : 30-300 MHz.

Les circuits et les équipements sont souvent conçus pour fonctionner à une fréquence fixe ou variable. Les équipements conçus pour fonctionner à une fréquence fixe se comportent anormalement s’ils fonctionnent à une fréquence différente de celle spécifiée. Par exemple, un moteur à courant alternatif conçu pour fonctionner à 60 Hz fonctionne plus lentement si la fréquence descend en dessous de 60 Hz, plus rapidement si elle dépasse 60 Hz. Pour les moteurs à courant alternatif, tout changement de fréquence entraîne un changement proportionnel de la vitesse du moteur. Un autre exemple est qu’une réduction de 5 % de la fréquence produit une réduction de 5 % de la vitesse du moteur.

Comment mesurer la fréquence

Un multimètre numérique qui comprend un mode compteur de fréquence peut mesurer la fréquence des signaux ac et peut également offrir ce qui suit :

• L’enregistrementMIN/MAX, qui permet d’enregistrer les mesures de fréquence sur une période spécifiée ou de la même manière que les mesures de tension, de courant ou de résistance.
• Gamme automatique, qui sélectionne automatiquement la gamme de fréquence, sauf lorsque la tension mesurée est en dehors de la gamme de mesure de fréquence.

Les réseaux électriques varient selon les nations. Aux États-Unis, le réseau est basé sur un signal de 60 hertz très stable, ce qui signifie qu’il effectue des cycles 60 fois par seconde.

Aux États-Unis, l’alimentation électrique des ménages est basée sur une alimentation monophasée de 120 volts en courant alternatif. La puissance mesurée sur une prise murale dans un foyer américain donnera des ondes sinusoïdales qui oscillent entre ±170 volts, la tension réelle mesurant 120 volts. Le taux d’oscillation sera de 60 cycles par seconde.

Hertz est nommé d’après le physicien allemand Heinrich Hertz (1857-1894), premier à émettre et à recevoir des ondes radio. Les ondes radio se déplacent à un cycle par seconde (1 Hz). (De même, une horloge fait un tic-tac de 1 Hz.)