Redresser et filtrer le courant alternatif pour obtenir du courant continu

Le générateur que nous avons conçu (voir Fabrication d’un générateur de courant alternatif) est un alternateur : il génère une tension alternative, qui est donc tantôt de signe positif et tantôt de signe négatif et dont la fréquence et l’amplitude sont variables en fonction de la vitesse de rotation du rotor du générateur. Ce courant ne peut donc pas être utilisé tel quel. Voyons comment le changer en courant continu.

Redresser le courant alternatif en courant continu

La première étape consiste à redresser le courant produit par le générateur pour que la tension soit toujours de signe positif (ou nulle mais jamais de signe négatif). On va donc passer d’un courant alternatif à un courant qui circule dans un seul sens ! On peux déjà parler de courant continu mais la tension n’étant pas constante, on préfère parler de « courant variable unidirectionnel » ou « courant alternatif redressé ».

Pour obtenir ce résultat, il faut utiliser des diodes. Ces composants électroniques ont la caractéristique de ne laisser passer le courant que dans un seul sens. En les assemblant de la bonne manière elles vont nous permettre de redresser le courant alternatif. Quatre diodes suffisent pour réaliser ce montage appelé pont de diodes (ou pont de Graetz).

Schéma du générateur relié à un pont de diodes et à une LED
Schéma du générateur relié à un pont de diodes et à une LED

Voici la diode que j’utilise, il s’agit d’une diode 1N4007 :

Photo diode 1N4007
Diode 1N4007

Et voici un pont de diode que j’ai réalisé avec un morceau de plaque de bakélite pré-percée.

Bien remarquer l’orientation des diodes et le croisement des fils à droite, ce croisement n’est pas idéal car il y a un fort risque de court-circuit mais pour une démonstration cela convient parfaitement !

Pont de diode
Pont de diode : gauche l’entrée du courant alternatif et à droite les sorties + et – du courant redressé.

Il y a tout de même un inconvénient à prendre en compte… Les diodes provoquent une chute de tension. Cette chute de tension est prévisible et dépend des caractéristiques de la diode. Par exemple pour les diodes que j’utilise, cette chute de tension est d’environ 0.8V par diode donc comme le transformation du courant alternatif en courant continu requière le passage par 2 diodes (deux dans un sens ou 2 dans l’autre), on aura une chute de tension d’environ 1.6V entre la tension de crête du courant alternatif et celui du courant redressé.

Le schéma suivant illustre la différence entre le courant alternatif de départ et le courant redressé :

Courbes du courant alternatif et du courant redressé après utilisation d'un pont de diodes
Courbes du courant alternatif et du courant redressé après utilisation d’un pont de diodes

Filtrer le courant

C’est la deuxième étape qui, réalisée à la suite de la première, permettra d’obtenir du courant continu (ou courant lissé), c’est à dire un courant de tension stable (tant que la vitesse de rotation du générateur sera stable).

Pour filtrer (ou lisser) le courant, on utilise un condensateur. C’est un composant électronique capable d’accumuler le courant lorsque la tension augmente et de le restituer lorsque la tension chute. Branché entre le pole + et le pole – de notre courant redressé il va donc encaisser les tensions de crête et compenser les passages à 0V.

Voici le type de condensateur que j’utilise :

Condensateur 1000µF
Condensateur 1000µF

Le schéma électrique comprendra donc un pont de diode et un condensateur :

Schéma du générateur relié à un pont de diodes et à une LED
Schéma du générateur relié à un pont de diodes et un condensateur pour lisser le courant.

Et voici une vidéo qui explique tout cela et dans laquelle je test les différents circuits pour bien comprendre les différence entre eux.

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