La fréquence AC correspond au nombre de cycles par seconde d'une onde sinusoïdale de courant alternatif (AC).
Dit autrement, la fréquence est le taux auquel le courant change de direction par seconde. Elle est mesurée en hertz (Hz), une unité de mesure internationale selon laquelle 1 hertz est égal à un cycle par seconde.
Pour faire très simple, la fréquence représente la répétition d'une action. Dans le cas du courant électrique, la fréquence est le nombre de fois où une onde sinusoïdale se répète ou complète un cycle positif-à-négatif.
Exemple : si la fréquence d'un courant électrique alternatif est de 3 Hz (voir schéma ci-dessous), cela indique que l'onde correspondante se répète 3 fois en une seconde.
Plus le nombre de cycles par seconde est élevé, plus la fréquence l'est aussi.
Voici quelques notions terminologiques concernant la fréquence :
Hertz (Hz) : un hertz est égal à un cycle par seconde.
Cycle : une onde complète de courant ou tension alternative.
Alternance : moitié d'un cycle.
Période : durée requise pour produire le cycle complet d'une onde.
La fréquence est généralement utilisée pour décrire le fonctionnement d'un équipement électrique. Voici quelques plages communes de fréquence :
- Ligne électrique (50 Hz ou 60 Hz).
- Les variateurs de fréquence utilisent généralement une plage de fréquences allant de 1 à 20 kHz.
- Fréquence audio : 15 Hz à 20 kHz (plage correspondant à la capacité auditive de l'être humain).
- Fréquence radio : 30 à 300 kHz.
- Basses fréquence 300 kHZ à 3 MHz.
- Moyenne fréquence : 3 à 30 MHz.
- Haute fréquence : 30 à 300 MHz.
Les circuits et les équipements sont généralement conçus pour fonctionner à une fréquence fixe ou variable.
Les équipements conçus pour fonctionner à fréquence fixe fonctionnent anormalement si la fréquence mesurée est différente de celle spécifiée.
Exemple : un moteur AC conçu pour fonctionner à 60 Hz fonctionne moins vite si la fréquence chute en dessous de 60 Hz et plus vite si la fréquence dépasse 60 Hz.
En ce qui concerne les moteurs AC, toute variation de fréquence cause une variation proportionnelle de la vitesse du moteur.
Exemple : une réduction de 5 % de la fréquence produit une réduction de 5 % de la vitesse du moteur.
Les multimètres numériques qui comprennent un compteur de fréquence peuvent mesurer la fréquence des signaux de courant alternatif. Les multimètres numériques peuvent aussi proposer les modes suivants :
- Enregistrement min./max. : permet l'enregistrement des mesures de fréquence :
- sur une période donnée ;
- de la même façon que les mesures de tension, de courant et de résistance sont enregistrées.
- Plage auto. : sélectionne automatiquement la plage de fréquences (à moins que la tension mesurée ne soit en dehors de la plage de mesure de fréquence).
Les réseaux électriques varient d'un pays à l'autre. Aux États-Unis, le réseau repose sur un signal 60 Hz très stable, c'est à dire qu'il produit 60 cycles par seconde.
Aux États-Unis, la puissance électrique de consommation courante repose sur une seule phase de 120 V AC. Les mesures de puissance effectuées au niveau de la prise de courant des résidences aux États-Unis représentent une onde sinusoïdale qui oscille entre 170 et -170 V, avec une tension efficace vraie de 120 V. La fréquence d'oscillation est de 60 cycles par seconde.
L'unité de fréquence tient son nom du physicien allemand Heinrich Hertz (1857-1894) qui fut le premier à diffuser et à recevoir des ondes radio. Les ondes radio se déplacent à un cycle par seconde (1 Hz). (De la même manière, la fréquence du tic-tac d'une horloge est de 1 Hz.)
Référence : Digital Multimeter Principles, écrit par Glen A. Mazur, édité chez American Technical Publishers.