Slide 1

Transcriere

1 BAZELE ELECTROTEHNICII I BE An I - ETTI CURS 1 Conf. dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Claudia.Pacurar@ethm.utcluj.ro

2 BAZELE ELECTROTEHNICII I (BE) ETTI Curs Seria A - Prof. dr. ing. Vasile ȚOPA Vasile.Topa@ethm.utcluj.ro Curs Seria B - Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Claudia.Pacurar@ethm.utcluj.ro Seminar - Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR

3 ORAR Curs: Seminar: Seria A - Miercuri Sala 41 Seria B - Luni Sala 41 Grupa 1 - Joi Sala D 11 Grupa 2 - Luni Sala 368 Grupa 3 - Marți Sala E 04 Grupa 4 - Miercuri Sala 368 Grupa 5 - Joi Sala D 11 Grupa 6 - Miercuri Sala S 1.2 Grupa 7 - Marți Sala E 04 Grupa 8 - Vineri Sala S 01 Grupa 9 - Luni Sala S 01

4 Prezența: Curs - nu este obligatorie Seminar - nu este obligatorie Examen: Probă scrisă: - două subiecte teorie - trei probleme

5 Bazele Electrotehnicii: analiza fenomenele electrice, magnetice și electromagnetice folosind caracterizările lor cantitative și implicit modelarea matematică a acestor fenomene, în vederea soluționării aplicațiilor tehnice. două discipline: Teoria circuitelor electrice An I Semestrul II I Teoria câmpului electromagnetic An II Semestrul I 2/20 Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR

6 Obiectivul general al cursului Dezvoltarea deprinderilor, abilităților și competențelor în domeniul analizei circuitelor electrice prin dobândirea cunoștințelor fundamentale pentru abordarea și rezolvarea corectă a circuitelor electrice în regim permanent (staționar - curent continuu și/sau sinusoidal - curent alternativ monofazat și trifazat), în regim tranzitoriu, respectiv în regim permanent periodic nesinusoidal în scopul proiectării şi măsurării acestora pentru utilizarea în aplicații concrete

7 Conținutul cursului Curs 1-4 CAPITOLUL I - Circuite electrice de curent continuu Curs 5-9 CAPITOLUL II - Circuite electrice în regim permanent sinusoidal (de curent alternativ) Curs CAPITOLUL III - Cuadripoli electrici. Filtre de frecvență

8 Curs 12 CAPITOLUL IV - Circuite electrice trifazate Curs 13 CAPITOLUL V - Regimul tranzitoriu al circuitelor electrice Curs 14 CAPITOLUL VI - Circuite electrice în regim periodic nesinusoidal

9 Structura cursurilor Cursul 1 - Curs introductiv Prezentare generală a disciplinei Introducere în teoria circuite electrice Regimuri de funcționare Elemente de topologie a circuitelor Cursul 2 - Circuite electrice de curent continuu Generalități Elemente de circuit în curent continuu Surse de energie Echivalența dintre o sursă de tensiune și o sursă de curent Surse comandate Elemente pasive de circuit

10 Cursul 3 - Circuite electrice de curent continuu Legi și teoreme specifice regimului de curent continuu Legea lui Ohm Teoremele lui Kirchhoff Tensiunea între două noduri Teorema conservării puterilor Teorema transferului maxim de putere Teorema reciprocității Teorema superpoziției Teoremele generatoarelor echivalente Teoremele lui Vaschy

11 Cursul 4 - Circuite electrice de curent continuu Metode de rezolvare a circuitelor electrice de curent continuu Metoda teoremelor lui Kirchhoff Metoda curenților ciclici (de ochiuri, de buclă, fictivi) Metoda potențialelor nodurilor (tensiunilor nodale) Cursul 5 - Circuite electrice în regim permanent sinusoidal Mărimi periodice și mărimi sinusoidale Reprezentări simbolice ale mărimilor sinusoidale Operații cu mărimi sinusoidale reprezentate simbolic

12 Cursul 6 - Circuite electrice în regim permanent sinusoidal Elemente de circuit în curent alternativ Impedanța complexă Admitanța complexă Puteri în regim sinusoidal Elemente pasive ideale în regim sinusoidal Impedanțe complexe echivalente

13 Cursul 7 - Circuite electrice în regim permanent sinusoidal Legi și teoreme specifice sub formă complexă Legea lui Ohm sub formă complexă Teoremele lui Kirchhoff sub formă complexă Tensiunea între două noduri Teorema conservării puterilor Teorema transferului maxim de putere activă pe la borne Teorema echivalenței dintre o sursă de tensiune şi o sursă de curent

14 Cursul 8 - Circuite electrice în regim permanent sinusoidal Rezonanța în circuite electrice. Rezonanța serie (rezonanța de tensiuni). Rezonanța paralel (rezonanța de curenți). Rezonanța mixtă (rezonanța serie-paralel, rezonanța în circuite reale) Îmbunătățirea factorului de putere

15 Cursul 9 - Circuite electrice în regim permanent sinusoidal Teoreme și metode de analiză a circuitelor electrice liniare Teorema suprapunerii efectelor Teorema generatoarelor echivalente Teoremele lui Vaschy Teorema compensației Teorema reciprocității Metoda teoremelor lui Kirchhoff Metoda curenților de ochiuri (ciclici) Metoda potențialelor nodurilor

16 Cursul 10 - Cuadripoli electrici Ecuațiile și parametrii cuadripolului liniar pasiv şi reciproc Ecuațiile fundamentale și parametrii fundamentali Ecuațiile cuadripolului în funcție de parametrii impedanță Ecuațiile cuadripolului în funcție de parametrii admitanță Determinarea experimentală a parametrilor Schemele echivalente ale cuadripolului Schema echivalentă în T a cuadripolului Schema echivalentă în π a cuadripolului Cursul 11 - Cuadripoli electrici Conexiunile cuadripolilor Cuadripoli simetrici Filtre electrice de frecvență

17 Cursul 12 - Circuite electrice trifazate Sisteme trifazate simetrice Conexiunile sistemelor trifazate Rezolvarea circuitelor electrice trifazate Cursul 13 - Regimul tranzitoriu al circuitelor electrice liniare Generalități Metoda directă Metoda operațională bazată pe transformata Laplace Legea lui Ohm și teoremele lui Kirchhoff sub formă operațională

18 Cursul 14 - Circuite electrice în regim permanent periodic nesinusoidal Proprietăți și caracteristici ale semnalelor nesinusoidale Reprezentarea mărimilor periodice nesinusoidale printr-o serie Fourier Valori caracteristice ale mărimilor periodice nesinusoidale Puteri în regim nesinusoidal Analiza circuitelor liniare în regim periodic permanent și nesinusoidal Rezolvarea circuitelor electrice în regim nesinusoidal

19 INTRODUCERE ÎN TEORIA CIRCUITELOR ELECTRICE Circuitul electric este un ansamblu de corpuri prin care poate circula curentul electric de conducție sau deplasare. curentul electric de conducție trece prin materiale conductoare sau semiconductoare curentul electric de deplasare se poate închide prin dielectrice (materiale izolatoare) Regimuri de funcționare După natura evoluției semnalelor electrice există trei tipuri de regimuri de funcționare: - regim staționar (mărimi predictibile în timp): a mărimile nu variază (curent continu); a mărimile variază periodic sinusoidal (curent alternativ); a mărimile variază periodic nesinusoidal; - regim cvasi-staționar (mărimile variază lent); - regim variabil - variație în timp. Trecerea de la un regim de variație (funcționare) la un alt regim de variație (funcționare) se realizează printr-un proces tranzitoriu. Pentru fiecare regim de funcționare există metode specifice de rezolvare.

20 Elemente de circuit După natura elementelor constitutive putem vorbi despre: a elemente pasive de circuit: R, L, C - rezistoare, R R L - bobine, L - condensatoare, C C a elemente active de circuit: e(t), i g (t) - surse de tensiune, e(t) - surse de curent, i g (t)

21 1. Rezistenţă de valoare fixă REZISTENŢE Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEC. Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEEE. Rezistoare chimice peliculare sunt realizate prin depunerea pe un suport izolant a unui semiconductor din carbon sau metal (obișnuite cu toleranță 5-10%, precizie 1%) Rezistoare cu pelicula metalica au dimensiunea cu atât mai mică cu cât puterea e mai mică. P=0,125; 0,5; 1; 2W Rezistoare bobinate au un conductor înfașurat pe un suport izolant

22 REZISTENŢE 2. Reostat Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEC. Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEEE. valoarea rezistenţei electrice a unui reostat poate fi modificată de către utilizator; reostatele sunt folosite cu precădere în aplicații în care sunt curenţi de intensităţi mari;

23 REZISTENŢE 4. Rezistenţă semireglabilă (semireglabil, trimmer) sau este un reostat destinat aplicațiilor în care sunt curenţi de intensităţi foarte mici; denumirea de semireglabilă provine de la faptul că nu este concepută pentru aplicaţii în care este necesară modificarea frecventă a valorii rezistenţei electrice.

24 4. Potenţiometru REZISTENŢE Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEC. Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEEE. este un atenuator rezistiv reglabil, folosit pentru modificarea intensităţii semnalelor electrice de mică putere. sunt rezistențe care au 2 borne fixe și un cursor.

25 REZISTENŢE 5. Termistor Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEC. este o rezistență a cărei valoare este foarte sensibilă la modificările termice din acest motiv, termistorul este frecvent folosit ca senzor termic

26 REZISTENŢE 6. Varistor este o rezistenţă a cărei valoare se reduce foarte mult atunci când tensiunea aplicată la borne creşte peste o anumită valoare din acest motiv, varistorul este frecvent folosit în circuitele de protecţie la supratensiune.

27 REZISTENŢE 8. Fotorezistenţă Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEC. este o rezistență a cărei valoare este foarte sensibilă la modificările intensității luminoase din acest motiv, fotorezistența este frecvent folosită ca senzor pentru măsurarea intensității luminoase

28 REZISTENŢE Codul culorilor la rezistențe: cu ajutorul acestuia putem calcula valoarea rezistenței fără a avea nevoie de un ohmmetru.

29 BOBINE 1. Bobină cu aer de valoare fixă Simbolurile indicate sunt folosite în cazul bobinelor fără miez feromagnetic.

30 BOBINE 2. Bobină cu miez de valoare fixă Simbolurile indicate sunt folosite în cazul bobinelor cu miez feromagnetic.

31 BOBINE 3. Bobină cu inductivitate variabilă Simbolul indicat poate fi întâlnit atât în cazul bobinelor cu miez feromagnetic cât şi a celor cu aer.

32 Rolul bobinei BOBINE se opune variațiilor rapide de curent; se utilizează în toate mașinile electrice care au indusul si/sau inductorul bobinat (dacă ambii sunt bobine se poate controla mașina cu ușurință); se utilizează în transformatoare; se utilizează în implanturi; se utilizează în realizarea filtrelor, în diferite combinații cu condensatoare și rezistențe; mai nou se utilizează în sistemele de încărcare care au la bază principiul inducției;

33 BOBINE Sistem wireless de alimentare a telefonului mobil Emițător Receptor

34 APLICAȚIE PRACTICĂ UTILIZÂND BOBINE BOBINE Bobine realizate manual pentru aplicație Emițător Receptor Emițător Receptor

35

36 CONDENSATOARE 1. Condensator de valoare fixă nepolarizat Simbolul indicat este folosit de regulă pentru condensatoare nepolarizate. Condensatoare cu stiroflex Condensator ceramic Condensator cu hartie

37 CONDENSATOARE 2. Condensator de valoare fixă polarizat Simbolul indicat este folosit pentru condensatoare polarizate. Simbolul indicat este folosit pentru condensatoare polarizate. Simbolul indicat este folosit pentru condensatoare polarizate. Terminalul legat la linia groasa reprezintă borna pozitivă a condensatorului. Condensatoare electrolitice

38 CONDENSATOARE 3. Condensator variabil Simbolul indicat este folosit pentru condensatoare variabile.

39 Rolul condensatorului CONDENSATOARE stabilizarea tensiunii (menținerea uniformă a tensiunii); se utilizează în realizarea filtrelor în diferite combinații cu bobine și rezistențe; compensarea factorului de putere φ; mai nou se studiază cum se poate transfera energia pe principiul condensatorului.

40 Circuitul electric Pentru a determina efectele unui circuit cunoscând cauzele sale se aplică metodologii specifice de rezolvare. Elementele de circuit sunt asociate printr-o anumită conectivitate (conexiune) formând circuite electrice, respectiv rețele electrice, cu configurații (topologii) diferite. Există două tipuri de conexiuni principale: - serie; - paralel.

41 Analiza topologică a circuitelor electrice (Topologia circuitelor electrice) Analiza topologică a circuitelor electrice presupune stabilirea numărului de rețele, ochiuri (bucle), ramuri (laturi) și noduri. O rețea electrică reprezintă un ansamblu de circuite electrice cu legătură electrică între ele. Există două tipuri de rețele electrice: - conexe; - neconexe. O rețea electrică conexă reprezintă un ansamblu de elemente de circuit cu legătură conductivă (directă, fizică) între ele. Mai multe rețele conexe nelegate conductiv între ele, interacționând prin inducție electromagnetică formează o rețea electrică neconexă. Observație: Numărul rețelelor conexe care formează o rețea neconexă se notează cu s.

42 Aplicație: Fie circuitul electric din Figura 1: Figura 1

43 Latura unui circuit este o porțiune neramificată de circuit formată din elemente conectate în serie. Desenăm schema topologică a circuitului din Figura 1 (graful circuitului). Observație: Numărul de laturi dintr-un circuit se notează cu l. l=4 (circuitul din Figura 1 este format din patru laturi) Există două tipuri de laturi de circuit: - închise (l 1 ); - deschise (l 2 ; l 3 ; l 4 ) Nodul unui circuit reprezintă intersecția a cel puțin trei laturi de circuit (N 2 ; N 3 ), cu excepția cazului când o latură închisă (neramificată) formează singură un nod de circuit (N 1 ). Observație: Numărul nodurilor dintr-un circuit se notează cu n. n=3 (circuitul din Figura 1 are 3 noduri) Observație: Din numărul total de noduri dintr-un circuit, doar (n-s) noduri sunt noduri independente.

44 Se numește bucla (ochi) unui circuit electric un traseu conductor închis format de laturile circuitului descriind o curbă închisă care poate fi parcursă trecând o singură dată prin fiecare nod după cum se poate observa în figură. Observație: Numărul de bucle (ochiuri) dintr-un circuit se notează cu b. b=4 (circuitul din Figura 1 are 4 bucle (ochiuri)) Observație: Față de numărul total de bucle, b, dintr-un circuit electric, o buclă este independentă dacă conține cel puțin o latură necomună (diferită) față de celelalte bucle din circuitul respectiv.

45 Din numărul total de bucle dintr-un circuit sunt independente doar cele calculate cu Teorema lui Euler: b=l-n+s (1) - unde: - b = numărul buclelor independente; - l = numărul de laturi; - n = numărul total de noduri; - s = numărul de rețele conexe care formează rețeaua neconexă. Observație: Numărul de bucle (ochiuri) independente dintr-un circuit se notează cu b.

46 Vă mulţumesc!!!