Alternating Current (AC) power supply is the standard method for delivering electricity to homes, businesses, and industrial facilities. The voltage levels and phase configurations differ depending on the application. In this article, we will:
✅Explain the waveform characteristics of 120V single-phase, 120V/240V split-phase, and 120V/208V three-phase systems
✅Illustrer les formes d'onde de tension sinusoïdales pour chaque système
✅Démontrer comment les calculs de tension sont effectués pour différentes configurations
1. Forme d'onde CA monophasée 120 V
🔹Couramment utilisé pour :
✔ Prises domestiques standard
✔ Circuits d'éclairage
✔ Petits électroménagers
Caractéristiques:
- Tension RMS :120V
- Calcul de la tension de crête :
$$V_{\text{crête}} = V_{\text{RMS}} \fois \sqrt{2} = 120V \fois 1,414 = 170V$$ - Fréquence:60 Hz (un cycle complet toutes les 16,67 ms)
- La tension oscille entre +170V et -170V
La figure suivante illustre laOnde sinusoïdale 120 V CA:
2. Forme d'onde CA à phase divisée 120 V/240 V
🔹Couramment utilisé pour :
✔ Systèmes électriques résidentiels
✔ Appareils électroménagers de grande puissance (fours électriques, systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation, chauffe-eau, chargeurs de véhicules électriques)
Comment ça marche :
- Un transformateur à prise médiane fournitdeux fils chauds (L1 et L2) et un neutre (N).
- L1 au neutre (120 V), L2 au neutre (120 V) et L1 à L2 (240 V).
- L1 et L2 sont déphasés de 180°, ce qui signifie que leurs formes d’onde sont exactement opposées.
Calcul de tension pour 240 V :
$$V_{\text{crête}} = 240V \fois \sqrt{2} = 339V$$
La figure ci-dessous illustre laOnde sinusoïdale divisée 120 V/240 V:
3. Forme d'onde CA triphasée en étoile 120 V/208 V
🔹Couramment utilisé pour :
✔ Bâtiments commerciaux
✔ Immeubles résidentiels à logements multiples
✔ Centres de données et infrastructures informatiques
Comment ça marche :
- Atransformateur en étoile triphaséfournitL1, L2, L3 et neutre (N).
- Chaque phase au neutre (L1-N, L2-N, L3-N) est de 120 V.
- Chaque paire de phases (L1-L2, L2-L3, L1-L3) est de 208 V en raison du déphasage de 120°.
Calcul de tension pour 208 V :
$$V_{\text{L1-L2}} = V_{\text{L1-N}} + V_{\text{L2-N}} = 120V + 120V = 240V$$
$$V_{\text{Ligne}} = V_{\text{Phase}} \times \sqrt{3} = 120V \times 1,732 = 208V$$
La figure ci-dessous illustre laOndes sinusoïdales triphasées en étoile 120 V/208 V:
4. Visualisation des formes d'onde de tension
Ci-dessous se trouvent les formes d'onde tracées pourSystèmes CA monophasés 120 V, triphasés 120 V/240 V et triphasés 120 V/208 V.
📌Principales observations des graphiques :
- 120 V monophasé :Une onde sinusoïdale oscillant entre+170V et -170V.
- Prise domestique standard, 60 Hz, onde sinusoïdale,Tension de crête 170 V.
- Le cycle CA est de 16,67 ms (1/60 Hz).
- 120 V/240 V à phase divisée :L1 et L2 sont180° hors phase, produisant240 V sur L1-L2.
- L1 et L2 diffèrent de 180°, ce qui entraîne une tension différentielle de 240 V.
- L1→N et L2→N sont tous deux de 120 V, L1→L2 forme leAlimentation 240Vpour les appareils de grande puissance (tels que les chargeurs de véhicules électriques, les climatiseurs).
- 120 V/208 V triphasé en étoile :L1, L2 et L3 sont120° d'écart, formant208 V entre deux phases.
- L1, L2, L3 diffèrent de 120°.
- L1, L2, L3 → Neutre = 120 Vpour charges monophasées (éclairage, matériel de bureau).
- L1 → L2, L2 → L3, L1 → L3 = 208Vpour charges triphasées (moteurs, CVC commerciaux).
5. Pourquoi est-il important de comprendre les formes d’onde de tension ?
La compréhension des formes d’onde de tension alternative est essentielle pourconcevoir des systèmes électriques, équilibrer les charges et améliorer l'efficacité énergétique.
💡Applications pratiques :
✔Propriétaires et électriciens– Choisir la bonne tension pour les appareils
✔Propriétaires d'entreprise– Optimiser l’efficacité énergétique dans les espaces commerciaux
✔Centres de données et usines– Assurer une distribution électrique triphasée équilibrée
🔹Choisir le bon moniteur d'énergie intelligent :
| Compteur intelligent | Idéal pour | Système de tension compatible |
|---|---|---|
| WattNet-3 | Surveillance générale de l'énergie triphasée | 120/208 V, 277/480 V triphasé (en étoile) |
| WattPanel-3X | Surveillance avancée de la charge multicanal | 120/208 V, 277/480 V triphasé |
📌Monitoring voltage and current waveforms with smart meters ensures optimal energy distribution and cost savings.
6. Conclusion : Optimisation de la consommation d'énergie en fonction des systèmes de tension
CompréhensionFormes d'onde 120 V, 120 V/240 V et 120 V/208 Vpermet de mieuxéquilibrage de charge, efficacité énergétique et conception de systèmes électriques.
✅Points clés à retenir :
- 120 V monophasé :Norme pour les prises domestiques et les petits appareils électroménagers.
- 120 V/240 V à phase divisée :Utilisé dans les maisons résidentielles pour les charges de grande puissance.
- 120V/208V triphasé :Courant dans les bâtiments commerciaux, équilibrant efficacement l'énergie.
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