Direct Current (DC) Electric Circuits

Transcriere

1 ELECTROTEHNICA

2 BIBLIOGRAFIE 1. VINȚAN MARIA - Note de curs 2. POPA MIRCEA, VINŢAN MARIA, Electrotehnică. Îndrumar de laborator, Editura Universităţii Lucian Blaga din Sibiu, ISBN , 2001, cota ȘORA Constantin, Bazele Electrotehnicii, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982, cota RADULET REMUS, Bazele Electrotehnicii. Probleme. VOL. I, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, RADULET REMUS, Bazele Electrotehnicii. Probleme. VOL. II, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, PREDA Marius, Bazele Electrotehnicii. Circuite electrice. vol. II, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1980, cota PREDA Marius, Bazele Electrotehnicii. Probleme, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1980, cota EDWARD M. Purcell, Cursul de fizica Berkeley. Vol. 2, Electricitate si magnetism, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982, cota 53/C95 9. Rosca Petru s.a. - Electrotehnica, masurari si masini electrice, curs, vol. 1, Electrotehnica, cota Rosca Petru s.a. - Electrotehnica, masurari electrice si masini electrice. Culegere de probleme, cota Tony R. Kuphaldt - Lessons in Electric Circuits -

3 INTRODUCERE ELECTROTEHNICA STUDIAZA FENOMENELE ELECTRICE SI MAGNETICE DIN PUNCT DE VEDERE AL APLICATIILOR TEHNICE. Cuprinde doua mari grupuri de probleme: TEORIA CAMPULUI ELECTROMAGNETIC TEORIA SI CALCULUL CIRCUITELOR ELETRICE

4 I. NOTIUNI FUNDAMENTALE IN ELECTROTEHNICA SARCINA CURENT ELECTRIC TENSIUNE PUTERE SI ENERGIE

5 STAREA ELECTROCINETICA. CURENTUL ELECTRIC Curentul reprezinta miscarea ordonata a purtatorilor de sarcina: 1 Amper = 1 Coulomb/sec Sens conventional al curentului Electronii au sarcina negativa Miscarea electronilor Sensul conventional

6 STAREA ELECTROCINETICA

7 Cand NU CIRCULA CURENT? Curentul nu circula prin materiale izolante Plastic (izolator) +++ Nu trece curent

8 Curentul poate fi: continuu sau alternativ CC = Curent continuu circula intr-o singura directie; exemplu: Bateria CA = Curent alternativ sinusoidal

9 A I + U Tensiune electrica Tensiunea electrica, sau diferenta de potential intre doua puncte A si B, repr. lucrul mecanic efectuat pt. a deplasa unitatea de sarcina pozitiva din punctul B in punctul A. B U AB V A V B L q 1 volt= 1 joule/coulomb= 1 newton metru/ coulomb

10 PUTEREA ELECTRICA Puterea măsoară cât de rapid a fost efectuată o cantitate standard de lucru mecanic. Pentru circuitele electrice: puterea electrica este produsul dintre tensiune si curent (lucrul mecanic efectuat in unitatea de timp): P =U*I Puterea se conservă, adică, într-un circuit, puterea generată este egală cu puterea consumată.

11 CIRCUITE ELECTRICE ELEMENTE DE CIRCUIT : PASIVE ACTIVE

12 ELEMENTE DE CIRCUIT Rezistorul Bobina Condensator

13 REZISTORUL. LEGEA LUI OHM U U =R I I

14 CONDENSATORUL C q U q Condensatorul plan C = A d q = Permitivitatea dielectricului d = distanta dintre armaturi A = aria unei armaturi

15 BOBINA Bobina este elementul de circuit realizat sub forma unei înfăşurări de material conductor (spire), destinate a avea o anumita inductivitate. Inductivitatea L a bobinei este definita ca raportul dintre fluxul magnetic total al bobinei si curentul care parcurge bobina; Inductivitatea se masoara in Henry [H] L i i Energia inmagazinata in bobina: E 1 LI v N _ Nφ N- reprezinta numarul de spire;

16 SURSE DE ENERGIE INDEPENDENTE (ELEMENTE DE CIRCUIT ACTIVE) SURSE IDEALE DE TENSIUNE SURSE REALE DE CURENT

17 SURSE DE ENERGIE DEPENDENTE (COMANDATE) SURSA DE TENSIUNE COMANDATA IN CURENT SAU IN TENSIUNE SURSA DE CURENT COMANDATA IN TENSIUNE SAU IN CURENT

18 TEORIA SI CALCULUL CIRCUITELOR ELECTRICE

19 Nod de circuit Latura de circuit II. Circuite de curent continuu (c.c.) Ochi de circuit Nod Group of nodes connected only by wires Nod Un circuit cu 2 noduri si 3 laturi

20 Curentul circula in laturile circuitului. Directia curentului este indicata de sageti. + _

21 Teorema I a lui Kirchhoff Suma curentilor care intra intr-un nod de circuit este egala cu suma curentilor care ies din acel nod de circuit. I 1 nod + - I 2 I 3 I 1 intra in nod I 2 iese din nod I 1 = I 2 + I 3 I 3 iese din nod

22 Teorema a II-a a lui Kirchhoff Suma algebrica a t.e.m. de-a lungul unui ochi de circuit este egala cu suma algebrica a caderilor de tensiune de-a lungul aceluiasi ochi de circuit. Sau: De-a lungul unui ochi de circuit, suma algebrica a caderilor de tensiune este egala cu zero. E= U 2 + U 3 sau: U 1 + U 2 + U 3 = 0 U 1 = U 2 + U 3 U 1 = U 2 + U 4 U 3 = U 4

23 Exemplu: Teorema a II-a a lui Kirchhoff: Ce valoare are E? Dar U4? E= 3.1 V V + _ E + 3.1V V + U 4 _ U4 = 6.8 V

24 Legarea in serie a rezistoarelor m R s R k k 1

25 Legarea in paralel a rezistoarelor 1 m Rp k 1 1 R k

26 Divizoare rezisitive Divizorul de tensiune Divizorul de curent

27 Transfigurare stea-triunghi si triunghi-stea

28 Metoda superpozitiei

29 Legarea in serie si in paralel a bateriilor p m k k k p R R E E 1 1 m k k p R R m k E s E k 1 m k R s R k 1

30 Metoda potentialelor la noduri

31 Teoremele generatoarelor echivalente (Thevenin si Norton)

32 III. CIRCUITE IN REGIM VARIABIL

33 III. CIRCUITE IN REGIM VARIABIL

34

35 Ecuatia diferentiala va fi: Se observa ca ecuatia diferentiala este omogena, deci solutia este egala cu componenta libera.

36

37

38

39 CENTRALA ELECTRICA IV. Surse de tensiune

40 IV. CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV MONOFAZAT Curentul alternativ este foarte utilizat, atât în industrie, cât şi în consumul casnic, deoarece poate fi produs, transmis şi utilizat în condiţii mult mai avantajoase decât curentul continuu.

41 IV. CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV MONOFAZAT Producerea t.e.m. trifazate in CE se realizeaza cu ajutorul generatoarelor sincrone. La baza producerii t.e.m. alternative stă fenomenul de inducţie electromagnetică.

42

43 MARIMI SINUSOIDALE FRECVENTA PERIOADA AMPLITUDINEA, SAU VALOAREA MAXIMA VALOAREA EFECTIVA

44 Faza initiala a unei marimi sinusoidale

45 Marimi sinusoidale defazate

46 REZISTOR u(t) = Ri(t)

47 CONDENSATORUL dq i( t) dt C du( t) dt i(t) +q q _ v(t) C q U

48 BOBINA d u( t) dt L di( t) dt

49 REZISTOR BOBINA CONDENSATORUL

50 Puteri in regim sinusoidal In regim sinusoidal, puterea furnizată - numită putere instantanee p(t) - este egală cu produsul valorilor instantanee ale tensiunii şi curentului, fiind exprimată prin relaţia: p( t) u( t) i( t) Daca u(t) si i(t) sunt exprimate sub forma: Atunci puterea instantanee va fi:

51 Puteri in regim sinusoidal Puterea instantanee p(t) este o mărime variabilă timp. Primul termen, este componenta continuă a puterii instantanee şi reprezintă valoarea medie a puterii instantanee, numita putere activă - o mărime independentă de timp: Puterea activă caracterizează procesul de transformare ireversibilă a energie electrice în altă formă de energie: în căldură, în lucru mecanic, etc. Puterea activă este măsurată în W (watt). Al doilea termen, este o componentă fluctuantă.

52 Puteri in regim sinusoidal Circuit pur rezistiv

53 Puteri in regim sinusoidal Circuit pur reactiv În cazul unui circuit pur reactiv, care conţine fie doar un condensator ideal, fie doar o bobina ideala, curentul este în cvadratură cu tensiunea.

54 Circuit pur reactiv - bobina In acest caz procesul energetic constă numai din oscilaţii de energie între sursa de energie şi circuit şi nu există transformare ireversibilă de energie electromagnetică în alte forme de energie.

55 Circuit pur reactiv - condensator

56 Circuit cu rezistor şi element de circuit reactiv Puterea pozitivă reprezintă puterea furnizată de sursă receptorului, iar puterea negativă reprezintă puterea cedată înapoi sursei de către circuit.

57 Caracterizarea in complex a marimilor sinusoidale

58 r1.. r1 n f( ( x ) 1 0 V R i x t

59 :

60 REGIM TRANZITORIU TRANSFORMATA LAPLACE Studiul regimului tranzitoriu are ca scop determinarea formelor de variație în timp a curenților și tensiunilor în intervalul de timp în care are loc trecerea de la un regim permanent la alt regim permanent.

61

62

63 REGIM NESINUSOIDAL

64

65

66

67

68

69

70