REFERAT DESPRE

CURENTUL ALTERNATIV

Prima alimentare publica cu energie electrica a aparut la sfarsitul anilor 1800. Energia electrica avea diferite tensiuni, fiind distribuita sub forma de current continuu (c.c.) sau current alternative (c.a.). In cazul curentului alternative nu exista un standard pentru frecventa la care isi schimba sensul. Pe masura ce utilizarea energiei electrice crestea, a devenit evident ca ar exista avantaje de pe urma standardizarii tensiunilor electrice. Pe langa faptul ca transferal de energie dintr-o zona in alta, ar fi fost mai usor si constructia instalatiilor electrice putea si simplificata.

O data ce majoritatea organizatiilor generatoarelor au ales si au adoptat un standard al electricitatii, sau instalat retele de cabluri electrice pentru ca elctricitatea generate intr-o zona a tarii sa poata fi folosita in orica alt loc.

Aceasta retea nationala de cabluri a facut mai fiabila distributia energiei elevtrice. Daca un generator se defecta, curentul putea sa fie luat dintr-o alta regiune, iar daca cererea crestea, la retea putea fi conectate generatoare.

Energia electrica este distribuita sub forma de current alternative doarece tensiunea acestuia putea fi schimbata usor cu un transformator - un dispozitiv simplu, fiabil si efficient.

In forma sa elementara, un transformator electric consta din doua bobine separate infasurate in jurul aceluiasi miez de fier. Cand se aplica o tensiune alternative la una dintre bobine, numita bobina primara, aceasta creeaza un camp variabil in miez. Aceasta induce o tensiune alternative in cealalta bobina, numita secundara.

BOBINELE  

In sens larg, prin bobina se intelege un element de circuit format dintr-un conductor electric astfel infasurat, incat se formeaza una sau mai multe spire.

O spira are doua conductoare active: unul de ducere si unul de intoarcere, raportat la sensul curentului prin spira.

Ca forme obisnuite, intalnim bobine cilindrice, paralelipipedice sau toroidale. Clasificarea bobinelor se poate face si dupa alte criterii, asa cum va reiesi in cele ce urmeaza

Materialele din care se executa bobinele se aleg in functie de tensiunea de lucru, solicitarile electrice, termice, mecanice sau de alta natura, din timpul functionarii. Materialele utilizate sa pot imparti in: materiale electroconductoare, materiale electroizolante, materiale auxiliare

Parametrii bobinelor

Tensiunea nominal U_n este tensiunea maxima pentru care se dimensioneaza izolatia bobinei

Tensiunea de serviciu U_s este tensiunea care se aplica la capetele infasurarii bobinei intr-un anume regim de lucru.

Rezistenta R a bobinei este o marime care se pot evidentia daca bobina este alimentata cu tensiune continua. Din legea lui Olm, rezulta:

R=

Inductia proprie a bobinei L depinde de dimensiunile acesteia de numarul de spire si de materialul miezului magnetic, conform relatiei:

L=m Inductia proprie a bobinei se mai poate calcula in functie de fluxul magnetic si de curentul care strabat bobina, conform relatiei: L=

Impedanta Z a bobinei se manifesta la alimentarea acesteia cu tensiunea alternativa si se poate calcula cu relatia:

Z=

Reactanta inductiva X_L=2pfL

Document online: Condensul - ce putem face pentru a micsora riscul aparitiei condensului? Proiect: Echipamente si instalatii de stingere a incendiului - prescriptii generale

Impedanta se poate calcula in functie de rezistenta si de reactanta inductiva:

Z²=R²+X_L²

Factorul de calitate Q este raportul dintre reactanta inductiva si rezistenta:

Gruparea rezistoarelor

Consideram doua rezistoare de rezistente R 1 , respectiv R 2 , legate in serie. Ne punem problema sa gasim valoarea rezistentei unui singur rezistor care sa fie echivalent cu ansamblul celor doi rezistori: dupa inlocuire prin circuit sa circule un curent de aceeasi intensitate si diferenta de potential intre punctele A si B sa fie aceeasi.

In montajul din figura voltmetrele V 1 si V 2 indica tensiunile U 1 ,

respectiv U 2 , iar voltmetrul V indica tensiune U. Se costata ca U=U 1 +U 2 . Dar, conform legii lui Ohm, U 1 =l @ R 1 si U 2 =I @ R 2 . Deci: U=I @ R 1 +I @ R 2 .

Pentru ca rezistorul sa fie echivalent cu sistemul celor rezistoare este necesar ca voltmetrul sa indice aceeasi tensiune U intre punctele A si B ca prin circuit sa circule un curent de aceeasi intensitate I. Atunci, conform legii lui Ohm , U=I @ R es . Din aceste ultime doua relatii gasim imediat ca R es =R 1 +R 2

Acest rezultat poate fi imediat generalizat la cazul a trei sau mai multe rezistoare.

Concluzie:

Rezistenta echivalenta a mai multor rezistoare legate in serie este egala cu suma rezistentelor acelor rezistoare:

R es = R 1 +R 2 +.+R n

Consideram cele doua rezistoare de rezistente R 1 , respectiv R 2 legate in paralel. Ne punem problema sa gasim valoarea rezistentei cu ansamblul celor doua rezistoare dupa inlocuire, prin circuit sa circule un curent de aceeasi intensitate si diferenta de potential intre M si N sa fie aceeasi. In figura ampermetrele A 1 si A 2 indica intensitatile I 1 si, respectiv I 2 , iar ampermetrul indica o intensitate I. Se constata ca I=I 1 +l 2 , in conformitate cu prima lege a lui Kirchhoff. Dar, conform legii lui Ohm, U==I 1 @ R 1 si U= I 2 @ R 2 . Deci:

Pentru ca rezistorul din figura sa fie echivalent cu sistemul celor rezistoare este necesar ca ampermetrul sa indice aceeasi intensitate a curentului din circuit si sa existe aceeasi tensiune intre punctele M si N. Atunci, conform legii lui Ohm, U=I @ R ep . Din aceste ultime doua relatii gasim imediat ca:

Acest rezultat poate fi imediat generalizat la cazul a trei sau mai multe

rezistoare.

CONCLUZIE:

Inversul rezistentei echivalente a mai multe rezistoare legate in paralel este egala cu suma inverselor rezistentelor acelor rezistoare:

CONDENSATOARELE

ELECTROLITICE

Condensatoarele electrolitice prezinta proprietati remarcabile (permitivitate si rigiditate mare si posibilitatea de obtinere a unei pelicule sub un micron, ceea ce duc la realizarea de capacitati specifice mari (sute  ).Ele se bazeaza pe proprietatea oxizilor unor metale ca aluminiul si tantalul, de a conduce intr-un sens si de a prezenta o rezistenta de blocare mare in celalalt sens. De aceea, aceste condensatoare sunt polarizate.

Anodul este format dintr-o folie de aluminiu de inalta puritate, groasa de 60-100 microni, care este oxidata simultan pe ambele parti prin electroliza. Stratul de oxid gros de circa o miime de micron pentru fiecare volt al tensiunii nominale, constutuie dielectricul. Pentru marirea suprafetei anodului si deci pentru obtinerea de capacitati mari intr-un volum mic, ea nu este neteda ci asperizata prin corodare electrochimica.

Catodul este o solutie de acid boric, hidroxid de amoniu si glicoletilena, care patrunde in toti porii anodului. Aceasta solutie este mentinuta in contact cu stratul de oxid anodic pe toata suprafata prin impregnarea a 2-5 foite de hartie fara impuritati. Contactul catodic se realizeaza prin alta folie de aluminiu dar de grosime mult mai mica (10 microni), care se aseaza peste foile de hartie. Intreg ansamblul, format dintre doua folii de aluminiu (anodul si contactul catodic), avand intre ele foitele de hartie este apoi rulat pana capata o forma cilindrica. Acesta se introduce apoi in tuburi de aluminiu etansate cu dopuri de cauciuc. Contactul anodic este izolat iar contactul catodic se leaga la carcasa.

Dupa asamblarea condensatoarelor, urmeaza procesul de formare care consta in aplicarea unei tensiuni (U_F) mai mare cu 5 – 10% fata de tensiunea de varf. U_V este mai mare cu 10 – 50%, decat tensiunea nominala (U_n). Functionarea condensatoarelor la tensiuni mai mari ca U_V duce la cresterea rapida a curentului de fuga manifestata prin incalzirea puternica si degajare de gaze si in ultima instanta deteriorarea lor.

Daca se aplica o tensiune inversa (minus pe anod), atunci condensatorul nu conduce pana la o valoare de 2-3 V, dupa care curentul creste brusc asemanator cu o dioda Zener, producandu-se deteriorarea printr-o incalzire exagerata. Fenomenul se explica prin faptul ca stratul de oxid depus pe folia de metal (aluminiu) se comporta ca o jonctiune semiconductoare metal – oxid (MO) de tip NP cu pragul de deschidere de 2 – 3 V.

Daca dorim obtinerea de condensatoare de mare capacitate nepolarizate, acestea se realizeaza prin legarea in serie dar in antifaza a doua condensatoare electrolitice (ambii anozi sau ambii catozi conectati impreuna).

Gama de valori a condensatoarelor electrolitice este foarte larga mergand de la 1 µF pana la 10000 µF. Tolerantele uzuale sunt in limitele de –20% si +100%. Domeniul admis al temperaturilor de lucru este cuprins intre –20sC si +70sC. Curentul de fuga depinde de capacitatea si tensiunea nominala putand fi determinat cu o relatie data in catalog pentru fiecare tip de condensator

Datorita modului de realizare constructiv, condensatoarele electrolitice prezinta o inductanta pronuntata care este suparatoare in circuitele de decuplare. De aceea, cand este necesar, se monteaza in paralel, condensatoare de valori mici, neinductive, cum ar fi condensatoarele ceramice sau cele cu poliester metalizat.

O problema specifica condensatoarelor electrolitice apare atunci cand din diferite motive, acestea nu sunt utilizate un timp mai mare de un an de zile. In acest cay are loc o degradare a stratului de oxid de catre electrolit si pentru a le face reutilizabile este necesar a le aplica o tensiune nominala timp de circa o ora.

Un alt condensator electrolitic este condensatorul cu tantal in care anodul este sintetizat din pulbere de tantal, care apoi se oxideaza, iar ca electrolit se utilizeaza o pelicula solida semiconductoare de MnO₂. Condensatoarele cu tantal sunt utilizate in domeniul de temperatura -80sC si +85sC.

Fata de condensatoarele electrolitice cu aluminiu, condensatoarele cu tantal prezinta o serie de avantaje:

gama frecventelor de lucru este mai larga;

temperatura minima de functionare este mai coborata;

fiabilitatea este mai ridicata;

timpul de stocare este mai mare;

curentul de fuga este extrem de mic.

Dezavantajul condensatoarelor cu tantal se  manifesta in comportarea in regim

T (   )

de impulsuri, prin cristalizarea Ta₂O₅ in punctele slabe ale peliculei (curent de fuga marit), ceea ce duce la strapungere termica. Imbunatatirea comportarii in regim de impulsuri s-a obtinut prin utilizarea pentoxidului de tantal dopat (cu molibden) ameliorand si rezistenta la tensiunea inversa, curentul in sens direct crescand nesemnificativ. Condensatoarele electrolitice cu aluminiu acopera gama 0,5 . . 150.000)  si tensiuni nominale pana la 500V, iar cele cu tantal pana la o tensiune de 100+125 V, cu tolerante mai stranse, pana la 5%. (fig. 1)