marți, 31 mai 2011

Curentul alternativ

Curentul alternativ este un curent electric a cărui direcţie se schimbă periodic, spre

deosebire de curentul continuu, al cărui sens este unidirecţional. Forma de undă uzuală a curentului alternativ este sinusoidală.

Curentul alternativ apare ca urmare a generării unei tensiuni electrice alternative în cadrul unui circuit electric prin inducţie electromagnetică. Forma alternativă (sinusoidală) a tensiunii/curentului este modul uzual de producere, transport şi distribuţie a energiei electrice.

Formule matematice:

Valoarea instantanee a curentului alternativ (i) are următoarea formulă:

i(t)=I_\mathrm{max}\cdot\sin(\omega t)=I_\mathrm{ef}\cdot\sqrt{2}\cdot\sin(\omega t+\varphi),

unde

  • \displaystyle I_{\rm max} este amplitudinea (valoarea maximă) a curentului (unitate: amper),
  • \displaystyle I_{\rm ef} este valoarea efectivă a curentului (unitate: amper),
    • Valoarea efectivă este egală cu valoarea unui curent continuu care produce aceleaşi efecte termice pe o durată egală cu un număr întreg de semiperioade [1]. Este valoarea pe care o indică în general aparatele de măsură (ampermetrele).
  • \displaystyle \omega este viteza unghiulară (unitate: radiani pe secundă)
    • Viteza unghiulară este proporţională cu frecvenţa, \omega = 2\,\pi\, f; frecvenţa reprezintă numărul de cicluri complete petrecute într-o secundă (unitate = hertz); în România şi majoritatea ţărilor lumii aceasta este de 50Hz, în majoritatea ţărilor americane, Corea, parţial Japonia, este 60Hz. [2]

Tensiunile şi frecvenţele nominale folosite în lume

  • \displaystyle t este timpul (unitate: secunda).
  • \varphi este un defazaj între curent şi tensiune introdus de sarcină. În cazul sarcinilor rezistive, φ este 0; în cazul sarcinilor pur capacitive φ este π/2 (+90°) (curentul este înaintea tensiunii) iar în cazul sarcinilor pur inductive φ este -π/2 (-90°) (curentul este în urma tensiunii – se „încurcă” între spirele bobinei). (unitate: radiani)

În mod analog, tensiunea alternativă u are următoarea formulă:

u(t)=U_\mathrm{max}\cdot\sin(\omega t)=U_\mathrm{ef}\cdot\sqrt{2}\cdot\sin(\omega t),

unde

  • \displaystyle U_{\rm max} este amplitudinea (valoarea maximă) a tensiunii (unitate: volt),
  • \displaystyle U_{\rm ef} este valoarea efectivă a tensiunii (unitate: volt),
    • Valoarea efectivă în reţeaua de distribuţie monofazată casnică din România este de 230V. În Europa şi majoritatea ţărilor din Africa şi Asia aceasta este între 200 şi 245V; în Japonia, America de Nord şi parţial în America de Sud se folosesc tensiuni între 100 şi 127V.
  • \displaystyle \omega este viteza unghiulară (unitate: radiani pe secundă)
  • \displaystyle t este timpul (unitate: secunda).

Regim trifazat

Sistem de tensiuni trifazate de 400V, la frecvenţa de 50Hz

În regim trifazat, tensiunile de fază (între fază şi neutru), pe fiecare din cele trei faze (R, S, T), au următoarele formule:

u_\mathrm{R}(t)=U_\mathrm{max}\cdot\sin(\omega t)=U_\mathrm{ef}\cdot\sqrt{2}\cdot\sin(\omega t)
u_\mathrm{S}(t)=U_\mathrm{max}\cdot\sin(\omega t+ \frac{2\cdot\pi}{3})=U_\mathrm{ef}\cdot\sqrt{2}\cdot\sin(\omega t+ \frac{2\cdot\pi}{3})
u_\mathrm{T}(t)=U_\mathrm{max}\cdot\sin(\omega t+ \frac{4\cdot\pi}{3})=U_\mathrm{ef}\cdot\sqrt{2}\cdot\sin(\omega t+ \frac{4\cdot\pi}{3})

Deoarece în anumite reţele, în special de înaltă tensiune, neutrul nu este accesibil (sau chiar nu există), liniile trifazate sunt identificate după tensiunea de linie, adică tensiunea dintre oricare două faze. Aceasta este de \sqrt{3} mai mare decât tensiunea de fază.[3]

În cazul reţelelor de distribuţie casnică din România tensiunea de linie este 400V iar cea de fază este de 230V curent alternativ

Curentul (alternativ) trifazic este un curent schimbător format prin înlănţuirea/împletirea a trei curenţi variabili ale căror tensiuni sunt, permanent, reciproc defazate cu câte 120°(2П/3). Caracteristic pentru sistemul trifazic (împletirea celor trei curenţi) este permanenta sumă “zero” a lor, fapt ce dă posibilitatea folosirii pentru transportul energiei electrice trifazice (trifazate) a doar trei conductori, numiţi conductori de fază. Există tehnic şi sistem de transport trifazic cu patru conductori în care cel de al patrulea conductor numit “conductor de nul” sau “neutru” nu este parcurs de curent (are tensiune electrică zero). Acest 4conductori-sistem se numeşte uzual: sistem trifazic “în stea”. Specific pentru el este că tensiunea efectivă între oricare dintre conductorii de fază şi cel neutru (U.deF.) este mai mică decât tensiunea electrică efectivă (U.deL.) dintre cei trei (luaţi evident în mod pereche). Această relaţie se citeşte uzual: tensiunea de fază (UdeF) este mai mică decât tensiunea de linie (UdeL). În sistemul casnic trifazic din România UdeF=230V iar UdeL=400V, iar conductorii de fază sînt denumiţi R, S şi T şi (unde există) cel neutru N.
Publicat de la
Etichete:

Niciun comentariu:

Trimiteți un comentariu

Abonați-vă la: Postare comentarii (Atom)