Direct Current (DC) Electric Circuits · electrotehnica studiaza fenomenele electrice si magnetice...
Transcript of Direct Current (DC) Electric Circuits · electrotehnica studiaza fenomenele electrice si magnetice...
BIBLIOGRAFIE 1. VINȚAN MARIA - Note de curs
2. POPA MIRCEA, VINŢAN MARIA, Electrotehnică. Îndrumar de laborator, Editura Universităţii “Lucian Blaga” din Sibiu, ISBN
9736512053, 2001, cota 45.815
3. ȘORA Constantin, Bazele Electrotehnicii, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982, cota 23.916
4. RADULET REMUS, Bazele Electrotehnicii. Probleme. VOL. I, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1981
5. RADULET REMUS, Bazele Electrotehnicii. Probleme. VOL. II, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1981
6. PREDA Marius, Bazele Electrotehnicii. Circuite electrice. vol. II, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1980, cota 18.936
7. PREDA Marius, Bazele Electrotehnicii. Probleme, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1980, cota 17.931
8. 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 27.756
10.Rosca Petru s.a. - Electrotehnica, masurari electrice si masini electrice. Culegere de probleme, cota 25.092
11.Tony R. Kuphaldt - Lessons in Electric Circuits - http://www.ibiblio.org/kuphaldt/electricCircuits/
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
I. NOTIUNI FUNDAMENTALE IN ELECTROTEHNICA
✴ SARCINA
✴ CURENT ELECTRIC
✴ TENSIUNE
✴ PUTERE SI ENERGIE
- - -
- -
- - -
- -
- - - -
- -
- - - -
- -
- -
Miscarea electronilor
Sensul conventional
Sens conventional al curentului
• Electronii au sarcina negativa
Curentul reprezinta miscarea ordonata a purtatorilor de sarcina:
1 Amper = 1 Coulomb/sec
STAREA ELECTROCINETICA. CURENTUL ELECTRIC
Cand NU CIRCULA CURENT?
+++
Plastic (izolator)
Curentul nu circula prin materiale izolante
Nu trece curent
Curentul poate fi: continuu sau alternativ
CC = Curent continuu – circula intr-o singura directie; exemplu: Bateria
CA = Curent alternativ sinusoidal
+
U
I A
B
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.
q
LVVU BAAB
1 volt= 1 joule/coulomb= 1 newton metru/ coulomb
PUTEREA ELECTRICA
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.
Puterea măsoară cât de rapid a fost efectuată o cantitate standard de lucru mecanic.
C = A d
= Permitivitatea dielectricului
d = distanta dintre armaturi
A = aria unei armaturi
Condensatorul plan
U
qC
CONDENSATORUL
q
q
i
+
_
v N
Nφ
iL
Energia inmagazinata in bobina: 2
21 LIE
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]
N- reprezinta numarul de spire;
SURSE DE ENERGIE INDEPENDENTE
(ELEMENTE DE CIRCUIT ACTIVE)
SURSE IDEALE SURSE REALE
DE TENSIUNE DE CURENT
SURSE DE ENERGIE DEPENDENTE
(COMANDATE)
SURSA DE TENSIUNE
COMANDATA IN CURENT
SAU
IN TENSIUNE
SURSA DE CURENT
COMANDATA IN TENSIUNE
SAU
IN CURENT
Group of nodes connected only by wires Nod
Nod
Un circuit cu 2 noduri si 3 laturi
II. Circuite de curent continuu (c.c.)
• Nod de circuit
• Latura de circuit
• Ochi de circuit
Suma curentilor care intra intr-un nod de circuit este egala cu
suma curentilor care ies din acel nod de circuit.
I2 I3
nod
I1 intra in nod
I2 iese din nod
I3 iese din nod
I1 = I2 + I3
I1
+
-
Teorema I 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.
U1= U2 + U3
U1= U2 + U4
U3= U4
–U1 + U2 + U3 = 0
E= U2 + U3 sau:
Teorema a II-a a lui Kirchhoff
Ce valoare are E ? Dar U4 ?
E= 3.1 V + 6.8 V
E _ +
+ 3.1V – +
6.8 V
–
Exemplu: Teorema a II-a a lui Kirchhoff:
+
U4
_
U4 = 6.8 V
Legarea in serie si in paralel a bateriilor
p
m
k k
k
p
R
R
E
E1
1
m
k kp RR 1
11
m
k
ks EE1
m
k
ks RR1
Ecuatia diferentiala va fi:
Se observa ca ecuatia diferentiala este omogena, deci solutia este egala cu componenta libera.
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.
IV. CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV MONOFAZAT
Producerea t.e.m. trifazate in
CE se realizeaza cu ajutorul
generatoarelor sincrone.
IV. CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV MONOFAZAT
La baza producerii t.e.m.
alternative stă fenomenul de
inducţie electromagnetică.
CONDENSATORUL
dt
tduC
dt
dqti
)()(
v(t) + + + + + + + + + + + + +q
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ q
i(t)
U
qC
Puteri in regim sinusoidal
)()()( titutp
In regim sinusoidal, puterea furnizată - numită putere instantanee
p(t) - este egală cu produsul valorilor instantanee ale tensiunii şi
curentului, fiind exprimată prin relaţia:
Daca u(t) si i(t) sunt exprimate sub forma:
Atunci puterea instantanee va fi:
Puteri in regim sinusoidal
Puterea instantanee p(t) este o mărime variabilă 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.
Primul termen, este componenta continuă a puterii instantanee şi reprezintă valoarea medie a
puterii instantanee, numita putere activă - o mărime independentă de timp:
Circuit pur reactiv
Puteri in regim sinusoidal
În cazul unui circuit pur reactiv, care conţine fie doar un condensator ideal, fie doar o bobina ideala,
curentul este în cvadratură cu tensiunea.
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.
Circuit pur reactiv - bobina
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.
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.