CAPITOLUL 1

NOIUNI FUNDAMENTALE DE REELE ELECTRICE I DE TELECOMUNICAII

Generaliti. MRIMI I UNITI DE MSUR1.1 Mrimea periodic sinusoidal este definit prin funcia:

(1)

n care (figura 1.1):

pulsaia ;

- unghiul ce exprim decalajul funciei n raport cu originea aleas, [grad];

- amplitudinea funciei;

perioada funciei ;

- frecvena .

Fig. 1.1 Forma sinusoidal a unei mrimi electrice

1.2 Valoarea efectiv a funciei sinusoidale

(2)

1.3 Exprimarea fazorial a mrimilor sinusoidale (fig. 1.2)

Fazorul (vectorul de timp n planul complex) al funciei are urmtoarea reprezentare i exprimare :

(3)

Fig. 1.2 Reprezentarea fazorial a funciei h (t)1.4 Tensiuni electrice n regim sinusoidal simetric (fig. 1.3)

a) Circuit monofazat

b) Circuit trifazat (cu nul sau fr nul)

Fig. 1.3 Tipurile de tensiuni

Tensiuni pe faz: , , , sunt tensiunile msurate ntre conductorul de faz i conductorul de nul, n circuitele de joas tensiune sau fa de suprafaa solului, n circuitele de nalt tensiune.

- n planul timpului au expresiile:

a) circuit monofazat:

(4)

b) circuit trifazat:

EMBED Equation.3

(5)

cu semnificaia notaiilor din paragrafele precedente.

Exprimare fazorial :a) circuit monofazat:

(6)

b) circuit trifazat:

EMBED Equation.3

(7)

Se observ c :

(8)

- Tensiuni ntre faze: , , sunt tensiunile msurate ntre conductoarele de faz:

(9) sau n exprimare fazorial:

(10)

Se observ c:

(11)

n cazul simetriei de tensiuni (module egale i fazorii de tensiune decalai ntre ei cu ), ntre modulul tensiunii pe faz i al tensiunii ntre faze exist relaia (dedus din figura 1.4):

(12)

- Topograma tensiunilor (fig.l.4) este reprezentarea grafic a tensiunilor circuitelor trifazate, lundu-se origine de faz tensiunea pe faza l () .

Punctul corespunde tensiunii elementului de referin (nul sau suprafaa solului).

Fig.l.4 Topograma tensiunilor

1.5 Curenii n regim sinusoidal (fig. 1.5)

a) Circuit monofazat

b) Circuit trifazat (cu nul sau fr nul)

Fig. 1.5 Tipuri de cureni

- Curenii pe faze (figura 1.5 a), , , (fig. 1.5 b) sunt curenii care se transmit prin conductoarele de faz.

- n planul timpului au expresiile:

a) circuit monofazat :

(13)

b) circuit trifazat :

(14)

cu notaiile: valorile efective pe fazele respective n ;

decalajele fa de o origine aleas arbitrar, n grade ;

- Exprimare fazorial :

a) circuit monofazat :

(15)

b) circuitul trifazat:

(16)

Dac modulele sunt egale (, iar argumentele ; ) regimul de funcionare se numete echilibrat.

n acest caz, expresiile devin :

(17)

i:

(18)

curentul pe nul,

EMBED Equation.3 , este curentul care se transmite pe conductorul de nul.

n circuitul monofazat :

(19)

sau fazorial:

(20)

n circuitul trifazat dezechilibrat (relaiile 14)

(21)sau fazorial:

(22)

fiind egal cu zero pentru regimul echilibrat (18). Topograma curenilor (figura 1.6) este reprezentarea grafic fazorial a curenilor la circuitele trifazate , lundu-se ca origine de faz, curentul din faza 1 ().

a) regim dezechilibrat

b) regim echilibrat

Fig. 1.6 Topograma curenilor

1.6 Impedana

Este mrimea electric ce se opune trecerii curentului electric n circuitele de curent alternativ sinusoidal.

n expresie fazorial are forma :

, n (, n care

(23)

rezistena ohmic a conductorului, n ;

inductivitatea de serviciu ( proprie i mutual ), n ;

capacitatea de serviciu (proprie i mutual), n ;

pulsaia , n;

reactana inductiv, n ;

reactana capacitiv, n .

Modulul i argumentul impedanei au expresiile:

(24)

(25)

Impedanele pot fi montate n:

- serie

;

(26)

paralel (derivaie):

(27)

sau:

,

(28)

unde - admitana n S ( siemens).

1.7 Puteri n regim sinusoidal echilibrat i simetric

n circuitele monofazate se definesc :

- puterea activ:

n, , ,

(29)

- puterea reactiv:

n , ; .

(30)

Se ia semnul: (+) cnd puterea este absorbit ; semnul (-) cnd este livrat.

- puterea aparent:

(31)

n , , .

Puterile pot fi exprimate i fazorial:

,

(32)

cu reprezentarea grafic din figura 1.7.

Fig. 1.7 Topograma puterilor

n relaiile de mai sus, este modulul tensiunii pe faz, modulul curentului, iar - defazajul curentului fa de tensiune (figura 1.8).

Menionm c acest decalaj poate fi inductiv - curentul este n urma tensiunii sau capacitiv - naintea acesteia.

Fig. 1.8 Defazajul fazorului curent fa de fazorul tensiune

n circuitele trifazate :

puterea activ:

, n , ,; (33)

puterea reactiv:

n , , ;

(34)

puterea aparent:

n, ,,

(35)

cu observaia c este modulul tensiunii ntre faze, iar U0 , pe faz.

1.8 Energii n regim sinusoidal echilibrat i simetric

Energiile corespund tipurilor de puteri de paragraful la 1.7, astfel:

Energia activ:

n, ,

(36)

sau (fig. 1.9):

(37)

Grafic, se poate determina prin planimetrarea curbei .Practic, este nregistrat de contorul de energie electric activ.

- Energia reactiv:

n , ,

(38)

sau:

(39)

Grafic se poate determina prin planimetrarea curbei .

n relaiile de mai sus P, Q se introduc, dup caz, fie cele monofazate (29, 30), fie cele trifazate (33, 34).

Fig. 1.9 Determinarea grafic a energiilor activ i reactiv

1.9 Factorul de putere n regim sinusoidal

n operaiile de facturare a energiei electrice se are n vedere un factor de putere mediu lunar, care rezult prin citirea lunar a consumurilor de energie electric activ i reactiv i aplicndu-se expresia :

(40)

Dac valoarea acestuia este egal cu 0,92 el se numete factor de putere neutral i servete drept criteriu pentru plata energiei electrice reactive consumate.

Peste aceast valoare energia reactiv nu se pltete, dar dac un consumator realizeaz un factor de putere mediu lunar mai mic de 0,92, acesta pltete contravaloarea energiei electrice reactive ce rezult ca diferen ntre energia reactiv consumat sub factorul obinut i energia reactiv corespunztoare factorului neutral.

1.10 Curba de sarcin Curba de sarcin este reprezentarea grafic (fig. 1.10) a puterilor active i reactive n cursul a 24 ore absorbite de un consumator (curba de sarcin a consumatorului) sau de ntreg sistemul electric (curba de sarcin a sistemului consumul + pierderile n ntreg sistemul electric). Se definesc urmtoarele mrimi caracteristice ale curbei de sarcin:

putere de vrf este consumul maxim de putere care apare o singur dat n intervalul de timp ales;

puterea de gol () este consumul minim de putere ce apare o singur dat n intervalul de timp ales;

coeficientul de aplatizare:

(41)

Cu ct acest coeficient se apropie de valoarea unitar cu att crete gradul de eficien energetic a reelei electrice.

Fig. 1.10 Curba de sarcin

1.11 Curentul de sarcin (, ), n sensul utilizat n limbajul tehnic al reelelor electrice, este valoarea efectiv a curentului absorbit de ctre consumator.

1.12 Curentul nominal (, ) este valoarea efectiv a celui mai mare curent ales dintre valorile standardizate pe care echipamentele electrice l pot suporta un timp nelimitat fr ca nclzirea diferitelor sale elemente s depeasc pe cea fixat prin prescripii sau standarde.

1.13 Curentul de suprasarcin (, ) este valoarea efectiv a curentului cuprins ntre . Acesta solicit termic echipamentele i micoreaz permitivitatea relativ a izolaiei.

1.14 Curentul de scurtcircuit (, ) este valoarea efectiv a curentului din regim permanent de scurtcircuit a reelei electrice, cu valoarea ce depete .

Acesta solicit termic i electrodinamic echipamentele electrice.

1.15 Tensiunea nominal Un este valoarea efectiv a celei mai mari tensiuni ntre faze pentru care este proiectat echipamentul din punctul de vedere al izolaiei sale i al altor caracteristici raportate la aceast tensiune prin standarde de produs. n ara noastr tensiunile nominale standardizate sunt: , , , , , .

1.16 Tensiunea maxim de serviciu a reelei reprezint valoarea efectiv a celei mai mari tensiuni dintre faze, care poate aprea la un moment dat, ntr-un anumit punct al reelei n condiii normale de funcionare.

1.17 Supratensiunea este o und de tensiune, de o anumit form, a crei valoare de vrf depete cu cel puin 20% valoarea amplitudinii tensiunii maxime de serviciu.

1.18 Avaria este un eveniment survenit n timpul exploatrii instalaiilor electrice, caracterizat prin defectarea i deteriorarea unei (unor) pri ale lor, astfel nct revenirea urmrilor acestora necesit o durat mare de timp i un volum considerabil de munc.

1.19 Deranjamentul este un eveniment survenit n timpul exploatrii instalaiilor electrice, caracterizat prin defectarea sau/i deteriorarea unei (unor) pri ale lor, astfel nct remedierea urmrii acestuia necesit o durat de timp redus i un volum mic de munc.

1.20 Manevra este un ansamblu de operaii i conduce la schimbarea configuraiei unei instalaii electrice prin acionarea unor aparate de comutaie.

1.21 Mijloc de protecie a muncii - este un produs destinat proteciei mpotriva accidentelor de munc sau mbolnvirilor profesionale.

1.22 Operaie este o component dintr-o manevr.

1.23 Arcul electric este o descrcare n plasma dintre contactele aparatelor de comutaie, format pe baza unui proces termoemisiv, n condiiile unei tensiuni ntre contacte mai mare de 10 V i a unui curent prin circuitul electric, nainte de formarea arcului, mai mare de 0,5 A.

1.24 Reea cu neutrul izolat este reeaua a crui transformator de alimentare are nfurrile prii dinspre reea n conexiune triunghi (().

1.25 Reea cu neutrul legat la pmnt este reeaua al crui transformator de injecie are nfurrile prii dinspre reea n conexiune stea (Y) cu punctul neutru legat la pmnt fie direct, fie printr-o impedan (rezistent sau bobin) de anumit valoare.

1.26 Telefonia este ramura tehnic ce se ocup cu transmiterea la distan a vorbirii, folosind centrale telefonice, posturi telefonice i linii telefonice.

1.27 Canalul de comunicaie - cablul interurban cu mai multe linii telefonice.

1.28 Lrgimea minim a benzii de frecven n fonie este banda de frecven cuprins ntre pentru o transmisie inteligibil i ntre pentru redarea cu nalt fidelitate a muzicii.

1.29 Interferena este termenul din telecomunicaii care se refer la zgomotele provenite din afara canalului de comunicaie (linii electrice, fulgere, maini electrice, etc.).

1.30 Diafonia este interferena cu alte canale telefonice, care face ca ntr-un circuit s se aud convorbirea telefonic efectuat pe alt circuit telefonic.

1.31 Impedana caracteristic reprezint, pentru circuitele electrice lungi sau de telecomunicaii, raportul ntre tensiune i curent n orice punct al circuitului. Aceasta se determin cu constantele lineice ale circuitului: rezistena ohmic, inductivitatea, capacitatea, conductivitatea i - pulsaia, dup relaia:

(42)

1.32 Constanta de atenuare exprim reducerea curentului i tensiunii, respectiv a puterii transmise de la un capt la cellalt al circuitului, pentru fiecare kilometru de linie. Aceast reducere se datoreaz rezistenei i conductanei ale circuitului i se calculeaz cu relaia:

(43)

Literele au semnificaia de la (1.31).

1.33 Fibra optic este un mediu transparent la radiaia luminoas, format dintr-un miez dielectric (sticl sau material plastic) prin care se ghideaz radiaia, nconjurat de un nveli dielectric cu indice de refracie mai mic dect al miezului.1.34 Indicele de refracie indic raportul ntre viteza luminii n vid i viteza sa ntr-un mediu oarecare. Indicele de refracie depinde de lungimea de und a radiaiei incidente.

1.35 Cablul optic este cablul care conine una sau mai multe fibre optice, o serie de elemente de fixare i de rezisten i una sau mai multe cmi de protecie la agenii mecanici i chimici agresivi.

1.36 Conectorul optic este elementul demontabil prin intermediul cruia se pot interconecta cablurile optice ntre ele sau se pot se pot cupla dispozitive optoelectronice (surse sau detectori) la capetele cablului optic.

1.37 Cuplorul element de cuplare a dou sau mai multe elemente optice ntr-o reea de comunicaii optice.

1.38 Dioda luminescent este o jonciune semiconductoare pn, polarizat direct, care emite spontan o radiaie luminoas incoerent.

1.39 Dioda laser este un dispozitiv optoelectronic cu jonciune pn, care emite o radiaie coerent n momentul n care este alimentat cu un curent direct, mai mare dect valoarea de prag.

Dioda laser este prevzut cu o cavitate rezonant format din pereii laterali, semireflectorizani, ai cristalului semiconductor.

1.40 Emitor optic poate fi, ntr-un sistem de comunicaii prin fibre optice, o diod luminescent sau o diod laser, caracterizat prin lungimea sa de und, puterea de emisie i dependena acesteia de curentul direct prin diod, diagrama de radiaie, timpul de rspuns al impulsului luminos emis, dimensiunile radiante i durata sa de via.

1.41 Fotodetectorul este dispozitivul care transform semnalele luminoase n semnale electrice.

Abrevieri:c.c. curent continuu;

c.a. curent alternativ;

.t. nalt tensiune ();

m.t. medie tensiune ();

j.t. joas tensiune ();

PT post de transformare;

StE staie electric;

SEN sistem energetic naional;

PA punct de alimentare;

CE central electric;

LEA linie electric aerian;

LES (LEC) linie electric subteran (n cablu);

I ntreruptor;

S separator;

Sig siguran fuzibil;

A ntreruptor automat de joas tensiune;

D descrctor electric;

T transformator de putere;

TM transformator de msur;

TT transformator de tensiune;

TC transformator de curent;

BC bare colectoare;

AM aparat de msurat mrimi electrice;

CLP cuit de legare la pmnt (al separatorului de linie);

DEL diod emitoare de lumin (luminescent);

ILD diod laser;

FO fibr optic;

CFO cablu fibr optic;

CTf cablu telefonic;

PTf post telefonic;

RTf reea telefonic;

TTf trunchi telefonic;

CUTf central urban telefonic;

CITf central interurban telefonic;

Hmax

(

(T

h(t)

(t

0

real

+j

-b

b

a

-(

+(

receptor

u31

u23

u12

u03

u02

u01

conductor de referin

(de nul sau suprafaa solului)

conductor faz 3

conductor faz 2

conductor faz 1

conductor de faz

conductor de nul

receptor

u0

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

U23

U31

U12

U01

U03

U02

i0 = i

receptor

i

U0

conductor de nul

conductor de faz

receptor

i1

conductor de nul

1

2

3

0

i0

i3

i2

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

I1

I2

I3

I3

(

I0

I1

(

I0 ( 0

I2

(

real

-Q

Q

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

+j

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

I IND

I CAP

Pi Q

t

P

Q

Ea

t1

t2

Pi

(ti

0

Pgol

24

Pv

Q

P

t

Pi, Q

PAGE 2

_945156605.unknown

_945159290.unknown

_945160440.unknown

_971732172.unknown

_1001365035.unknown

_1129027177.unknown

_1129027220.unknown

_1129027251.unknown

_1129027768.unknown

_1129028293.unknown

_1129027267.unknown

_1129027237.unknown

_1129027198.unknown

_1129027104.unknown

_1129027155.unknown

_1129027067.unknown

_990959053.unknown

_999698678.unknown

_999775356.unknown

_990959590.unknown

_991027809.unknown

_971772030.unknown

_971790603.unknown

_971790685.unknown

_971774783.unknown

_971790558.unknown

_971771948.unknown

_945161130.unknown

_945161287.unknown

_945163503.unknown

_945163770.unknown

_945163501.unknown

_945163502.unknown

_945163500.unknown

_945161442.unknown

_945161187.unknown

_945161264.unknown

_945161143.unknown

_945160498.unknown

_945160914.unknown

_945161107.unknown

_945160684.unknown

_945160465.unknown

_945160478.unknown

_945160443.unknown

_945159799.unknown

_945160340.unknown

_945160434.unknown

_945160437.unknown

_945160353.unknown

_945160180.unknown

_945160329.unknown

_945160315.unknown

_945159836.unknown

_945159553.unknown

_945159638.unknown

_945159650.unknown

_945159668.unknown

_945159624.unknown

_945159565.unknown

_945159317.unknown

_945159348.unknown

_945159410.unknown

_945159501.unknown

_945159366.unknown

_945159330.unknown

_945159306.unknown

_945157504.unknown

_945157943.unknown

_945157993.unknown

_945158376.unknown

_945159250.unknown

_945159258.unknown

_945159265.unknown

_945158568.unknown

_945159240.unknown

_945158616.unknown

_945158519.unknown

_945158073.unknown

_945158092.unknown

_945158066.unknown

_945157965.unknown

_945157976.unknown

_945157958.unknown

_945157559.unknown

_945157843.unknown

_945157933.unknown

_945157804.unknown

_945157533.unknown

_945157547.unknown

_945157517.unknown

_945156873.unknown

_945157299.unknown

_945157367.unknown

_945157489.unknown

_945157337.unknown

_945157053.unknown

_945157164.unknown

_945157268.unknown

_945157186.unknown

_945157093.unknown

_945157092.unknown

_945156983.unknown

_945157040.unknown

_945156900.unknown

_945156962.unknown

_945156797.unknown

_945156827.unknown

_945156861.unknown

_945156806.unknown

_945156660.unknown

_945156724.unknown

_945156648.unknown

_945154792.unknown

_945155342.unknown

_945155931.unknown

_945156542.unknown

_945156552.unknown

_945156567.unknown

_945156198.unknown

_945156539.unknown

_945155994.unknown

_945155592.unknown

_945155895.unknown

_945155927.unknown

_945155699.unknown

_945155715.unknown

_945155749.unknown

_945155668.unknown

_945155429.unknown

_945155433.unknown

_945155561.unknown

_945155366.unknown

_945155411.unknown

_945155229.unknown

_945155260.unknown

_945155314.unknown

_945155244.unknown

_945155118.unknown

_945155158.unknown

_945155191.unknown

_945155208.unknown

_945155137.unknown

_945155059.unknown

_945155074.unknown

_945154947.unknown

_945155004.unknown

_945154811.unknown

_945154851.unknown

_945153360.unknown

_945153474.unknown

_945154642.unknown

_945154753.unknown

_945154766.unknown

_945154749.unknown

_945154668.unknown

_945154376.unknown

_945154629.unknown

_945154375.unknown

_945154350.unknown

_945153389.unknown

_945153452.unknown

_945153440.unknown

_945153373.unknown

_945153005.unknown

_945153106.unknown

_945153327.unknown

_945153068.unknown

_945152965.unknown

_945152983.unknown

_945147857.unknown

_945152929.unknown

_945147850.unknown