Bazele Electrotehnicii

UNITATEA DE ÎNVĂŢARE 1

CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV MONOFAZAT (1)

OBIECTIVE

După parcurgerea acestei unităţi de învăţare vei fi capabil să înţelegi:

- Ce se studiază în cadrul capitolului de circuite electrice;

- Când un circuit se poate considera în regim cvasitaţionar;

- Ce este o mărime sinusoidală;

- Care sunt mărimile caracteristice ale mărimilor sinusoidale;

- Ce este valoarea medie şi ce este valoarea efectivă a mărimii sinusoidale;

- Care este forma canonică a unei mărime sinusoidală;

- Ce este defazajul a două mărimi sinusoidale şi ce este defazajul unui circuit;

- Care sunt unităţile de măsură ale mărimilor întâlnite;

- Care sunt caracteristicile circuitelor simple alimentate sinusoidal.

DURATA DE STUDIU: 2 ore

CONŢINUTUL UNITĂŢII DE ÎNVĂŢARE

4. CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV

În capitolele precedente s-a studiat curentul continuu, adică curentul cu sensul invariabil şi cu intensitatea constantă în timp. În tehnică, curenţii variabili în timp au o mai mare aplicabilitate. Circuitele electrice de curent alternativ sunt circuitele electrice alimentate cu tensiuni electromotoare (t.e.m.) alternative. Aceste circuite prezintă avantaje în producerea t.e.m., în transportul şi utilizarea energiei.

Cele mai simple generatoare electrice sunt cele de curent alternativ (c.a.), deoarece nu necesită dispozitive de redresare, simpla rotire uniformă a unei spire într-un câmp magnetic constant dă naştere unei t.e.m. alternative. Cele mai simple şi mai robuste motoare electrice sunt motoarele asincrone care sunt alimentate tot la tensiuni alternative.

Pentru transmiterea energiei electrice se folosesc liniile electrice ale căror pierderi, prin efect Joule-Lenz, sunt invers proporţionale cu pătratul tensiunii. Pentru curenţii continui, tensiunea nu mai poate fi modificată, dar pentru curenţii alternativi, tensiunea se poate modifica uşor cu un randament ridicat cu ajutorul transformatoarelor electrice.

Semnalele radio şi cele din telecomunicaţii sunt practic suprapuneri de semnale alternative de înaltă frecvenţă.

Dacă unui circuit electric nedeformant i se aplică o tensiune alternativă sinusoidală, curenţii din laturile circuitului vor fi tot de formă sinusoidală având aceeaşi frecvenţă cu frecvenţa tensiunii de alimentare. Reţelele industriale de c.a. din ţara noastră au frecvenţa de 50 Hz.

Studiul circuitelor de curent alternativ se poate face cu metode simple, suficient de exacte, dacă sunt îndeplinite următoarele condiţii:

1˚. Se consideră că regimul permanent al circuitelor este un regim cvasistaţionar, adică variaţia mărimilor de stare ale câmpului electromagnetic este suficient de lentă pentru a se putea neglija peste tot, cu excepţia dielectricului condensatoarelor, curentul de deplasare .

,

În consecinţă, curentul este de conducţie în conductoare şi de deplasare în condensatoarele cu dielectric perfect izolant.

2˚. Energia câmpului magnetic se localizează numai în bobine iar energia câmpului electric numai în condensatoare. Deşi curentul de deplasare stabileşte câmp magnetic în dielectricul condensatoarelor, energia magnetică corespunzătoare se neglijează şi deşi câmpul magnetic variabil în timp din bobine produce câmp electric, energia electrică corespunzătoare se neglijează.

3˚. Se consideră că intensitatea curentului care intră pe la una din bornele elementului de circuit este egală cu intensitatea curentului care iese pe la cealaltă bornă a elementului de circuit, deci curentul electric se stabileşte instantaneu, efectul de propagare al acestuia fiind neglijabil.

4˚. Se neglijează repartiţia neuniformă a curentului electric variabil în timp pe secţiunea conductoarelor. La viteze mari de variaţie în timp a curentului de conducţie şi la valori ale conductivităţii electrice , a permeabilităţii magnetice μ şi a dimensiunii celei mai mici a secţiunii transversale d a unui conductor densitatea de curent electric este mai mare la suprafaţă conductorului decât în centrul secţiunii (efect pelicular). Dacă este satisfăcută condiţia , unde δ se numeşte adâncime de pătrundere şi este dată de relaţia .