Courant continu

Pour qualifier ces grandeurs électriques indépendantes du temps, telles que tension ou courant et des dispositifs fonctionnant en courant continu et tension continue, ou encore des grandeurs associées à ces dispositifs, on utilise les deux lettres CC[1] (courant continu) ou en anglais DC[1] - [6] direct current[7].

Les courants continus sont produits par des générateurs ou des dispositifs délivrant des tensions continues. Les principales sources de courant continu sont :

• certains générateurs comme les piles, les batteries d’accumulateurs, les piles à combustible et les panneaux solaires ;
• les machines à courant continu, fonctionnant en générateur (ou dynamos)[8] ;
• la tension alternative issue du secteur, est transformée en tension continue après un passage dans un redresseur et mise en forme par un filtrage, éventuellement stabilisée à l'aide d'une alimentation, par exemple à découpage.

Le terme de courant continu recouvre plusieurs sens :

• courant constant : le courant est totalement constant en direction et en amplitude au cours du temps. Les courants de ce type sont parfois appelés courants parfaitement continus ;
• courant ondulé lissé : c'est un courant qui s'approche du courant constant, mais qui conserve un certain taux d'ondulation ;
• courant variable unidirectionnel : c'est un courant qui ne change pas de sens mais dont l'amplitude varie au cours du temps. C'est le cas d'un courant alternatif, redressé mais non filtré[4] - [5].

Ils sont nombreux pour des raisons historiques. Les premiers ont été définis à l'époque où l'on ne disposait pas de moyen simple pour visualiser les courants et font appel à des grandeurs mesurables avec des ampèremètres analogiques. L'utilisation des oscilloscopes a fait émerger d'autres paramètres. Les définitions ci-dessous sont celles normalisées par la norme IEC 60050[9] qui définit le vocabulaire électrotechnique international.

D'une manière générale plus ces taux et facteurs sont faibles, plus le lissage est effectif. Ils sont nuls pour un courant parfaitement constant.

On pose :

• ${\displaystyle <i>\,=}$ valeur moyenne de ${\displaystyle i\,}$
• ${\displaystyle I\,=}$ valeur efficace de ${\displaystyle i\,}$
• ${\displaystyle I_{a}\,=}$ valeur efficace de la composante alternative de ${\displaystyle i\,}$
• ${\displaystyle \Delta (i)=i_{max}-i_{min}\,}$ : valeur crête à creux de l'intensité.

Le courant continu peut être mesuré avec appareils de type shunt, capteur de courant à effet Hall, capteur de courant à effet Néel ou capteur à fibre optique.

La notion de courant continu a été introduite en 1820 par André-Marie Ampère. Promu par Thomas Edison, le courant continu a été la première utilisation de l'électricité avant l'arrivée du courant alternatif défendu par Nikola Tesla. À la fin du XIX^e siècle, il était utilisé dans de nombreux domaines : éclairage, chauffage, transport, conversion d'énergie, industrie, etc. Malgré la campagne d'Edison contre le courant alternatif, au point d'électrocuter un éléphant[14] pour prouver sa dangerosité, le courant continu n'a pu contrer le principal avantage du courant alternatif à cette époque qui est plus facile à transporter sur de longues distances du fait du transformateur de tension qui permet d'élever et abaisser la tension sans grosses pertes.

Bien que l'utilisation du courant alternatif en ait réduit la plupart des usages, il est resté employé dans quelques niches comme le ferroviaire, la plupart des équipements électroniques en basse tension mais aussi les lignes électriques à très haute tension.

À partir des années 1990, le courant continu redevient une technologie en plein développement grâce aux progrès de l'électronique de puissance et, en particulier, l'essor des transistors bipolaires à grille isolée. Ils permettent une conversion aisée depuis (et vers) l'alternatif pour construire des lignes à haute tension HVDC en courant continu avec des pertes en ligne jusqu'à 15 % inférieures à celles de lignes comparables en courant alternatif. Il s'utilise particulièrement sur les longues distances ou lorsque les caractéristiques des réseaux électriques entre deux pays sont différentes. Ces utilisations intéressent aussi le secteur des hautes puissances dans l'industrie, avec la galvanoplastie, l'électrolyse, etc.

En 2017, Siemens a signé un contrat en Chine pour la construction d'une ligne de 3 284 km pour une capacité de 12 GW à la tension de 1,1 million de volts. Outre des projets comparables en Chine, au Brésil et en Inde, alimentant les zones fortement peuplées à partir de grands barrages situés à grande distance, l'essor de l'offshore éolien et les besoins d'interconnexion des réseaux poussent vers de nouvelles solutions en continu, jusqu'à la création d'un "supergrid" en continu entre les fermes éoliennes et les pays limitrophes. Des projets de recherche comme PROMOTION et MEDOW2, financés par l'Union Européenne, étudient le fonctionnement de tels réseaux et les disjoncteurs adaptés[15].