Ce este un tiristor?


Tiristorul este un dispozitiv semiconductor redresor controlat, care este capabil să blocheze curentul în  conducţie directă pînă la apariţia unui impuls de comandă care pune în funcţiune elementul. El este format din patru straturi de material semiconductor, de exemplu siliciu, avînd grosimea de 0,4 mm şi diametrul între 2,5 şi 25mm. Dispozitivul poate fi scos din funcţiune numai prin inversarea polarităţii tensiunii aplicate sau prin creş­terea rezistenţei de sarcină.

Ce este un generator magnetohidrodinamic (MHD)?


Un generator magnetohidrodinamic este un dispozitiv care transformă energia termică a unui gaz fierbinte, ^ionizat în energie electrică. In cel mai simplu generator [HD, gazul ionizat trece printre polii unui electromagnet, iirecţia sa de curgere fiind  perpendiculară   pe  cîmpul îagnetic. Cu anumite modificări, se poate face în aşa fel încît cîmpul electric indus în curentul de gaz (care este mărit prin impurificarea gazului cu materiale gata ioni­zate) să fie utilizat pentru a dirija curentul electric prin-tr-o sercină exterioară. Alt tip de generator MHD utili­zează drept fluid de lucru metalul topit.

Cum funcţionează o fotocélula?


Fotocélula este un dispozitiv sensibil la lumină format din doi electrozi închişi într-un balon de sticlă din care s-a scos aerul sau a fost umplut cu gaz inert. Unul din electrozi este construit dintr-o placă învelită într-un me­tal sensibil la lumină, cum este cesiul, de exemplu, care emite electroni atunci cînd este iluminat. Celălalt elec­trod este menţinut la un potenţial pozitiv faţă de placă astfel încît el va atrage electronii emişi. Curentul în cir­cuitul exterior creşte cu iluminarea, dar nu este propor­ţional cu ea.

Un alt tip de fotocélula are drept electrod o placă de plumb învelită în oxid de cupru sau seleniu (sau alte semiconductoare) şi apoi acoperită cu o peliculă transpa­rentă metalică. Lumina străbate pelicula metalică şi înve­lişul semiconductor emite electroni. Aceştia trec în peli­cula metalică, fiind înlocuiţi de electronii din plumb. Ca urmare a acestui fenomen, rezultă o diferenţă de potenţial între pelicula metalică şi placa de plumb.
Pentru a produce o putere electrică care să poată fi utilizată practic sînt necesare foarte multe celule de acest fel conectate între ele.

Ce este un termocuplu?


Este un dispozitiv care funcţionează pe baza efectului termoelectric sau Seebeck. Dacă un circuit electric este format din două (sau mai multe) conductoare metalice diferite, joncţiunile lor fiind menţinute la temperaturi diferite, prin circuit va trece un curent electric. De exem­plu, dacă circuitul este format din constantan (aliaj de cupru şi nichel) şi cupru, cele două joncţiuni fiind men­ţinute la 0°C, respectiv la 300°C, atunci forţa electromo­toare produsă va fi de aproximativ 15 milivolţi (0,015 V).
întrucât tensiunea de ieşire a unui termocuplu este pro­porţională cu temperatura, la conectarea lui pe un volt-metru calibrat se poate măsura direct temperatura jonc­ţiunii calde faţă de a celei reci. Un astfel de termometru se utilizează la măsurarea temperaturii furnalelor. Invers, un mare număr de termocuple conectate între ele pot transforma direct energia termică în energie electrică.

Mai sînt şi alte cai de producere a energiei electrice?


Există tot atîtea moduri de producere a energiei elec­trice cîte efecte are curentul electric. Pînă acum au fost prezentate generatoarele care utilizează efectul electro­magnetic al curentului. Alte surse de energie mai puţin utilizate în practică, se bazează pe legătura între curentul electric şi energia luminoasă sau energia termică. Se fac în prezent cercetări asupra generatoarelor de inducţie ale căror părţi metalice în mişcare să fie înlocuite cu gaz.

Ce este conexiunea în triunghi?


Este conexiunea în care înfăşurările fazelor sînt conec­tate cap la cap într-un lanţ continuu. Tensiunea de linie, în acest caz este egală cu tensiunea de fază, dar curentul de linie este de 1.73 ori mai mare decît curentul de fază.

Ce este conexiunea în stea?


Este acea dispunere a bobinelor fazelor în care punc­tele de sfîrşit ale înfăşurărilor sînt legate într-un punct comun, numit vîrful stelei. In fig. 30 fiecare dintre în­făşurările de fază ale alternatorului alimentează cîte o sarcină printr-o pereche de. conductoare. în practică conductoarele de întoarcere pot fi înlocuite cu unul sin­gur formîndu-se astfel un sistem cu patru conductoare.

Prin al patrulea conductor circulă curentul de întoarcere, cînd sarcinile nu sînt egale. Dacă sarcinile sînt egale, acest conductor, numit şi neutru, nu este necesar. în această situaţie alternatorul se leagă la pămînt, sistemul avînd numai trei fire.
Tensiunea între două conductoare de alimentare a sis­temului trifazat conectat în stea (numită tensiune de linie) este 1,73 ori mai mare decît tensiunea între un conductor şi firul neutru (numită tensiune de faza).


Cum este instalaţia de legare la pămînt?

Părţile, metalice ale instalaţiilor electrice prin care nu trece curent sînt conectate la conductoarele de pămînt, care se leagă în mod obişnuit la punctul neutru al reţelei de alimentare. Cablul subteran de alimentare are, de ase­menea, mantaua metalică şi armătura legate la punctul neutru al transformatorului staţiei de alimentare. In in­stalaţiile mai vechi, în absenţa unor astfel de legături, erau utilizate conductele de apă. Actualmente, nu mai este permis ca legarea instalaţiei,-la pămînt să se facă prin conductele de apă sau gaze.

Ce este un circuit buclat de alimentare?

Este un sistem de distribuţie a energiei electrice într-o locuinţă formînd o buclă pe care se pot conecta mai multe prize de 13 A, deservind o suprafaţă de aproximativ 100 m2, totul fiind legat la o priză de ieşire de 30 A (vezi fig. 35). Aparatele consumatoare sînt conectate în circuit prin fişe multiple. Siguranţe capsulate sînt asamblate în fişele de legătură sau în cutii de siguranţe pentru con­sumatorii ficşi. Cablurile de legătură la fiecare priză tre­buie să aibe secţiunea mai mare de 1,5 mm2 (sau 2,5 mm2 dacă au izolaţie de cauciuc sau p.v.c).

Cum este realizată instalaţia de protecţie a unei locuinţe?

La o instalaţie casnică mică, siguranţele sau alte dis­pozitive de protecţie sînt plasate în trei puncte aşa cum este arătat în fig. 34. înainte de intrarea în contor se dis­pune o siguranţă de 60 A pe faza liniei de alimentare. După contor şi întreruptorul principal urmează un tablou de siguranţe (sau întreruptoare miniatură) de 30 A pentru fiecare circuit de putere sau grup de circuite (siguranţele de 5 A sînt suficiente, în mod obişnuit pentru circuitele de iluminare). La un circuit modern de tip buclat cu o priză de ieşire de 13 A, fiecare fişă a consumatorilor elec­trici are propria sa siguranţă adecvată acestuia. într-un astfel de circuit, un consumator fix este conectat prin intermediul unei cutii cu siguranţe, dacă aceasta nu este încorporată în el.

Cum funcţionează o siguranţă?

Siguranţa sau fuzibilul este formată dintr-un conduc­tor subţire care se încălzeşte şi se topeşte, deschizînd cir­cuitul, atunci cînd curentul depăşeşte o anumită valoare, în locuinţe se folosesc pentru protecţia instalaţiei elec­trice siguranţe capsulate. Tot în acest scop se mai folosesc întreruptoare automate miniatură, avînd curentul de ru­pere mai mic de 60 A.

Ce este un întreruptor?


Este un dispozitiv pentru conectarea şi întreruperea unui curent într-un circuit, sau pentru decuplarea auto­mată a circuitului la creşterea excesivă a curentului în urma unui scurt circuit în sarcină. întreruptoarele sînt conectate în diferite puncte ale reţelei de distribuţie. 
Circuitul este întrerupt printr-o separare mecanică a contactelor conectate în serie cu el. Contactele întrerup-torului sînt plasate într-o cameră de stingere a arcului electric (care tinde să păstreze continuitatea circuitului). De obicei mediul de stingere este ulei sau aer. Aerul se poate afla sub presiune aşa cum se întîmplă la întrerup-torul cu aer comprimat. La alte tipuri de întreruptor apa este utilizată cu succes la stingerea arcului. în cazul în-treruptoarelor de înaltă tensiune se foloseşte hexaflorura de sulf.


La întreruptorul cu ulei prezentat în fig. 33 deschide­rea contactelor în ulei şi temperatura iniţial ridicată a arcului, determină apariţia unei bule de gaz, formată în principal din hidrogen. Turbulenţa gazului şi răcirea prin uleiul înconjurător realizează stingerea efectivă a arcului electric.

Cum ajunge energia electrică la consumator?


1. Energia electrică este produsă aşa cum am văzut în capitolul anterior, la o tensiune de 11 kV, sau chiar mai mare.

2. Tensiunea este ridicată la 220 kV sau 400 kV pen­tru sistemul de transport.

3. De la staţiile de alimentare este distribuită la 33 kV (sau uneori la 66 kV), instalaţiile industriale mari fiind alimentate direct la această tensiune.

4. La staţiile primare este coborîtă la 11 kV sau 6,6 kV.

5. În staţiile locale se obţine tensiunea de alimentare utilizată în locuinţe, birouri etc. (380 V trifazat, 220 V
monofazat).

La noi în ţară tensiunea de linie trifazată este 380 V, iar cea monofazată utilizată în clădiri este 220 V, în mod obişnuit.

Care este curentul limită al unui cablu?

Este curentul continuu maxim la care cablul funcţio­nează sigur şi fără deteriorări. Capacitatea cablului în acest sens este limitată de căldura generată de conductor şi disipată în izolaţie şi manta. Curentul maxim depinde de temperatura maximă la care izolaţia poate lucra (65°—85°C depinzînd de tensiune, tip etc.) şi de modul în care cablul a fost instalat. în general curentul maxim admis într-un cablu îngropat este mai mic decît al ace­luiaşi cablu plasat în aer, dar în anumite cazuri situaţia poate fi inversă. 

Pentru toate tipurile de cabluri există tabele care dau curentul maxim.

Cum sînt construite cablurile de energie electrică?

In fig. 31 sînt prezentate secţiuni transversale prin [trei tipuri de cabluri de energie electrică. Cablul cu izo­laţie înfăşurată (a), aşa cum arată şi denumirea lui, are izolaţia înfăşurată pe fiecare mănunchi de conduc­toare, totul fiind prins într-o izolaţie exterioară. Cablul cu tresă metalică (b) are fiecare mănunchi izolat separat, totul fiind îmbrăcat într-un înveliş metalic. La cablul cu manta de plumb (c) fiecare mănunchi de conductoare este învelit într-o manta de plumb. 
Cablurile utilizate la tensiuni foarte înalte sînt echi­pate suplimentar pentru evitarea deformării lor prin în­călzire. Fig. 32 prezintă cîteva dintre ele, fiecare avînd cîte trei mănunchiuri. In mod obişnuit ele sînt cabluri
cu un singur mănunchi. Cablurile cu ulei (a) includ nişte spirale metalice, folosite la dirijarea uleiului încălzit spre rezervoarele de răcire plasate la diverse intervale pe lun­gimea cablului. Odată răcit, acesta este dirijat din nouspre cablu. Cablul plat, are (b) mânunchiurile aşezate unul lîngă altul. Mantaua de plumb este înconjurată de o foiţă metalică prin care circulă ulei. Variaţiile de volum ale acesteia, datorită încălzirii, sînt preluate de ulei, care

umple spaţiul rămas. Cablul în conducta sub presiune (c) constă dintr-un cablu în manta închis într-un container cu azot la presiunea 1 400 kN/m2.

Sînt studiate în prezent cablurile răcite cu apă.

Care sînt materialele utilizate pentru linii aeriene şi cabluri?

Liniile aeriene sînt confecţionate din conductoare de cupru, aluminiu cu miez de oţel şi cadmiu-cupru. Conduc­toarele din cupru sînt folosite la toate tensiunile; pentru deschideri mari se utilizează cele din cadmiu-cupru care au o mare rezistenţă mecanică. Conductoarele din alumi­niu cu miez de oţel sînt folosite în special în cazul ten­siunilor înalte. Există tendinţa ca aluminiul să înlocuiască cuprul, datorită costului său mai scăzut. 

în cazul cablurilor subterane sînt necesare straturi de izolaţie şi protecţie. Dintre materialele izolatoare remar­căm: hîrtia impregnată cu ulei, cauciucul natural şi sin­tetic, materialele plastice, cum sînt policlorura de vinii sau polietilena (utilizată de obicei în locul cauciucului). Cablurile izolate cu hîrtie pot fi utilizate pînă la 400 kV, în timp ce cablurile izolate cu cauciuc sau materiale plas­tice, numai pînă la 11 kV. 

Protecţia unui cablu cu izolaţie de hîrtie impregnată este mai întîi realizată cu un strat de plumb sau aluminiu pentru evitarea umezelii şi apoi cu un strat de bitum armat sau fără armătură metalică, pentru evitarea coro­ziunii şi a distrugerii mecanice. Pentru cablurile izolate cu cauciuc sau materiale plastice protecţia este determi­nată de necesităţile de serviciu.

Este transportul realizat în curent continuu?


Da. Transportul energiei la mare distanţă şi înaltă ensiune în curent continuu este tot mai des folosit. Astfel sînt evitate efectele capacitive şi inductive din curent alternativ. Experienţa a arătat că pentru transportul la aceeaşi tensiune este necesar în c.c. un cablu cu diametru mult mai mic. Totuşi, costul instalaţiilor de redresare şi conversie (de transformare înapoi în ca.) face mai scump transportul în c.c. decît în ca., astfel încît el este eco­nomic numai pentru o linie de cîteva sute de kilometri.

Linii de transport în c.c. sînt instalate între Anglia şi Franţa, Sardinia şi Italia, Suedia şi Danemarca, în Uniu­nea Sovietică şi în America de Nord.

Unde sînt folosite cablurile subterane?


In localităţile urbane şi acolo unde costul suplimentar te justificat de alte consideraţii, cum ar fi cel estetic de ildă. Un cablu subteran de înaltă tensiune necesită insta­laţii de răcire şi instalaţii suplimentare pentru evitarea ierderilor în pămînt. Din acest motiv el este mult mai scump decît o linie aeriană.

La ce tensiune este transportată energia electrică?


Energia electrică este transportată la distanţă printr-un istem de reţele electrice, la diverse tensiuni: 110 kV, 220 kV, 400 kV şi chiar peste 800 kV. Transportul ener­giei electrice se face fie prin linii aeriene, fie prin cabluri subterane.
La tensiunea de 110 kV, stîlpii de susţinere au peste 5 m înălţime, fiind plasaţi la intervale de circa 300 m; a 220 kV ei au înălţimea de peste 35 m, intervalul fiind irca 350 m; la 400 kV, înălţimea poate ajunge la 50 m, distanţa între ei fiind de peste 350 m. In anumite situaţii, cum sînt de exemplu trecerile peste ape, ei pot atinge înălţimi mai mari.

Care sînt avantajele sistemului trifazat în comparaţie cu cel monofazat?


1.     Un sistem trifazat de tensiuni are posibilităţi de utilizare, mai multe decît unul monofazat.
 2.     Conectarea alternatoarelor trifazate în paralel este relativ simplă, astfel încît putem combina  tensiunile de ieşire.
        3.     Transportul şi distribuţia energiei electrice sînt mai economice.
        4.     Motoarele trifazate sînt mai eficiente decît cele monofazate.

Ce este un sistem trifazat?


Este un sistem de curent alternativ care foloseşte trei circuite separate, tensiunile fiind egale în valoare efec­tivă şi frecvenţă, dar fiind defazate în timp cu o treime din perioadă. Tensiunile sînt produse de un alternator trifazat; ele sînt transmise prin cabluri şi transforma­toare la motoare sau alţi consumatori trifazaţi.
Figura 29 prezintă sistemul celor trei tensiuni (V1, V2, V3) produse de un alternator trifazat. Defazajul între ele este de 120°. Suma algebrică a celor trei tensiuni la fie­care moment de timp este zero (tensiunile situate dea­supra axei sînt considerate pozitive, iar celelalte ne­gative).







Cum funcţionează un redresor?


Redresorul este un dispozitiv care lasă să treacă cu­rentul într-un singur sens. Cînd tensiunea alternativă se aplică la intrarea unui redresor simplu (fig. 28 (a), curentul va trece prin el numai în timpul unei jumătăţi de perioade, astfel încît la ieşire se obţine o serie de pulsuri de acelaşi semn. Un dispozitiv mai complicat format din patru diode redresoare, montate ca în fig. 28 (b) reali­zează o redresare completă. Prin această schemă ambele semialternanţe ale tensiunii de intrare sînt inversate în pulsuri de aceiaşi polaritate, frecvenţa lor fiind dublă faţă de cea a tensiunii de intrare. Cu ajutorul unor echi­pamente adiţionale, numite filtre, se realizează netezirea acestor pulsuri pentru a obţine o tensiune continuă.
Redresoarele metalice pot fi semiconductoare de tipul seleniului sau siliciului. Se mai utilizează tuburi redre­soare de tipul diodelor folosite în echipamentele elec­tronice, iar în cazul curenţilor foarte intenşi se folosesc tuburile redresoare cu vapori de mercur. Tiristoarele pot fi utilizate deaserneni ca redresoare .


Poate fi curentul alternativ transformat în curent continuu?


Da. Aceasta se poate face direct cu un redresor, sau prin intermediul unui grup motor-generator în care un motor de ca. antrenează un generator de c.c. Un con-vertizor rotativ, realizează aceasta, avînd inele colec­toare la un capăt şi colector la celălalt.

Cum funcţionează un transformator?


Pe baza fenomenului de inducţie electromagnetică el produce o tensiune de ieşire alternativă, a cărei valoare depinde de valoarea tensiunii de intrare. In principal, el este format din două înfăşurări dispuse pe acelaşi miez magnetic, confecţionat din fier. Cînd un curent alterna­tiv străbate înfăşurarea primară, variaţia fluxului mag­netic produce în secundar o tensiune indusă. Dacă bor­nele înfăşurării secundare sînt conectate la un circuit în  secundar apare un curent. Cînd înfăşurarea secundară are mai multe spire decît cea primară, tensiunea obţinută la bornele ei este mai mare decît cea aplicată pe primar. Invers pentru cazul contrar. Intrucît la un transformator perfect puterea este constantă, la ridicarea tensiunii se obţine în secundar un curent mai mic decît în primar şi viceversa.
Cu notaţiil e din fig. 27 avem:
V1/V2=N1/N2=I2/I1
Dacă cele două înfăşurări sînt identice, curenţii şi tensiunile în primar şi secundar vor avea aceleaşi valori. Un astfel de transformator cu raportul de transformare 1 : 1 este utilizat cînd este necesară decuplarea galvanică între două echipamente electrice.

De ce se foloseşte curentul alternativ mai mult decît curentul continuu?


Un prim avantaj consistă în faptul că tensiunea al­ternativă poate fi distribuită uşor la diferite valori prin folosirea unui transformator. Este necesar ca energia electrică să fie produsă şi distribuită la valori înalte ale tensiunii . Un alternator de tensiune înaltă este mai simplu şi mai ieftin decît un generator de c.c, iar tensiunea alternativă produsă, poate fi uşor ridicată la valoarea necesară transmiterii şi apoi cobo-rîtă pentru alimentarea consumatorilor individuali.

Ce este componenta reactivă a curentului?


Este componenta neproductivă a curentului absorbit de echipamentele electrice cu un factor de putere mai mic ca unu. Pentru micşorarea acestei componente se utilizează instalaţii de îmbunătăţire a factorului de pu­tere.

Cum lucrează puntea Schering?


iPuntea Schering este utilizată pentru măsurarea ca­pacităţilor condensatoarelor şi a factorului de putere Rentru diferite materiale izolatoare. Ea se poate întîlni Eib două variante: puntea de înaltă tensiune şi frec­venţă industrială şi puntea de audiofrecvenţă.
Schema de bază a punţii industriale este prezentată In fig. 26. Capacitatea necunoscută de măsurat, Cx, îm­preună cu capacitatea standard Cs, formează braţele de înaltă tensiune ale punţii; rezistenţa R2 şi grupul paralel Rj, Ct formează braţele de joasă tensiune. Condiţiile de echilibru ale punţii sînt:
                                                                 Cx=Cs (R1/R2)
                                                                 tgδ=2πfC1R1
unde tg δ este tangenta unghiului de pierderi, iar f este frecvenţa tensiunii de alimentare. Folosirea rezistorului variabil R2 şi a capacităţii variabile C1 permit realizarea echilibrului punţii, independent, pentru capacitate şi pentru unghiul de pierderi.
Cînd este necesară măsurarea pierderilor la frecvenţă audio se folosesc conductoare de alimentare ecranate şi legate la pămînt. Se formează, în acest caz, aşa numita punte dublă.



Ce este unghiul de pierderi?


Este complementul unghiului de defazaj între ten­siune şi curent în cazul unui condensator care are drept dielectric un anumit material. Datorită imperfecţiunii izolatorului, defazajul între tensiune şi curent va fi mai mic de 90°. Unghiul de pierderi este o măsură a imper­fecţiunii izolatorului. De cele mai multe ori el este no­tat prin δ.

Ce este factorul de putere?


Factorul de putere este raportul între puterea activă şi puterea aparentă. Puterea aparentă într-un circuit de curent alternativ se defineşte prin produsul între va­loarea efectivă a tensiunii şi valoarea efectivă a curen­tului (P=VI). Cînd în circuit sînt incluse diverse echiipamente, ca de pildă motoarele electrice, datorită defzaajului între tensiune şi curent, o parte din energia ce-Idată se întoarce la generator. Puterea utilă, în acest caz, fiumită şi putere activă, este VI cos f, unde f este de­fazajul între tensiune şi curent. Cosinusul unui unghi nu este niciodată mai mare ca unu.
Se poate vedea că factorul de putere este cosf.

Ce este unghiul de defazaj?



Este unghiul între două mărimi sinusoidale de aceeaşi frecvenţă. Cînd trebuie adunaţi doi curenţi alternativi care nu sînt în fază, trebuie să se ţină seama de va­loarea unghiului de defazaj  dintre ei.

Ce este defazajul?


Cînd o tensiune alternativă este aplicată unui simplu rezistor prin el va trece un curent alternativ. Tensiunea gi curentul au forme de undă similare şi ajung în ace­laşi timp la valorile maxime, minime şi zero. în acest caz se spune că ele sînt în fază.
Dacă tensiunea alternativă este aplicată unui circuit format de o inductanţă, curentul va fi în urma ei. Dacă circuitul este o inductanţă pură, curentul va fi în urma tensiunii cu 90°, adică va fi zero cînd tensiunea este maximă, şi devine maxim cînd tensiunea trece prin zero (Fig. 25). în situaţia în care circuitul este format dintr-o friductanţă şi o rezistenţă, curentul va fi în urma ten­siunii cu un defazaj mai mic de 90°.
în mod similar dacă tensiunea se aplică unui circuit capacitiv curentul va fi defazat înaintea tensiunii apli­cate cu 90°, în cazul unei capacităţi pure, şi mai puţin de 90°, în cazul unui circuit format din capacitate şi re­zistenţă.

Intotdeauna se obţine tensiunea de ieşire la bornele rotorului?


Nu. La maşinile mari rotorul este cel care produce cîmpul magnetic de. excitaţie, în timp ce în conductoa­rele statorice se induc curenţi. în acest fel tensiunea de ieşire se obţine în puncte fixe, alimentarea rotorului făcîndu-se prin inele colectoare.

Cum funcţionează un alternator?


Un alternator, care generează curent alternativ, nu necesită un colector, ca în cazul dinamului. Am văzut că curentu'i indus în spira care se roteşte în cîmp mag­netic este alternativ. în timp ce la dinam este necesar colectorul pentru obţinerea tensiunii pulsatorii, în ca­zul alternatorului, tensiunea alternativă se culege direct prin intermediul unor inele şi a unor perii, aşa cum este arătat în fig. 23. Tensiunea obţinută este dependedă de poziţia spirei faţă de axa magneţilor.
La alternatorul întîlnit în practică există un mare număr de spire, sistemul magnetic fiind ceva mai complicat, şi constituit din electromagneţi. Pentru alimenta­rea acestora este necesară o sursă suplimentară de cu­rent continuu. în fig. 24 este  prezentat  un   alternator pmplu cu patru poli, în practică numărul acestora pu-ghd fi mai mare. Frecvenţa tensiunii alternative, ob­ţinute, depinde de numărul perechilor de poli ai statoru­lui şi de viteza de rotaţie a rotorului.

Cum sînt alimentate bobinele de excitaţie?


Există mai multe moduri de a alimenta în curent continuu bobinele de excitaţie ale unui dinam. Dacă le alimentăm de la o sursă externă avem o excitaţie se­parată; cînd ele sînt conectate în paralel pe ieşire avem excitaţia derivaţie; cînd ele se conectează în serie cu bornele de ieşire excitaţia este de tip serie, iar atunci cînd se realizează combinaţia ultimelor două avem o excitaţie mixtă (sau com­pound). Diferitele moduri de conectare sînt prezentate în fig. 22.
Pentru pornirea unui dinam cu exci­taţie derivaţie este suficient cîmpul magnetic remanent al pieselor polare. în cazul excitaţiei serie la creşterea curentu­lui în sarcină creşte şi cîmpul dat de bo­binele de excitaţie. Acest efect se folo­seşte la generatorul cu excitaţie mixtă pentru a face tensiunea de ieşire sta­bilă la fluctuaţii ale curentului de sarcină.

Cum este generat curentul continuu?

     Prin rotirea unei spire conductoare într-un cîmp magnetic. Fig. 20 arată un generator de curent continuu simplu, numit dinam. Cînd spira se roteşte între polii magnetului, în ea se induce un curent, determinat prin regula mîinii drepte, al cărui sens se va schimba de două ori în timpul unei rotaţii complete. Pentru ca la bornele de ieşire ale generatorului să se obţină aceiaşi polaritate a tensiunii, se foloseşte aşa numitul colector, format din două segmente izolate între ele, care fac contact pe rînd cu periile colectoare. Fiecare perie îşi schimbă contactul de pe un segment pe altul de fiecare dată cînd spira este perpendiculară pe axa polilor ma e-tului, poziţie ce corespunde unei tensiuni de valoare zero.


     Pentru a obţine o netezire a acestei tensiuni pulsatorii se folosesc mai multe spire decalate unghiular între ele, colectorul fiind format în acest caz din mai multe segmente. In cazul maşinii practice pe rotorul confecţionat din tole de oţel sau fier conductoarele bobinelor sînt plasate în crestături longitudinale. O secţiune prin-tr-un dinam cu doi poli este prezentată în fig. 21. In acest caz bobinele de excitaţie plasate pe piesele polare produc cîmpul magnetic necesar funcţionării.

Care este regula mîinii drepte a lui Fleming?


Această regulă arată di­recţia curentului indus într-un conductor ce se deplasează într-un cîmp magnetic. Pen­tru aplicarea regulei se dis­pun degetul mare, arătătorul şi degetul mijlociu astfel în cît să formeze un sistem de axe de coordonate, aşa cum este arătat în fig. 19. Dacă degetul mare este orientat în direcţia mişcării conductorului şi arătătorul în direcţia cîmpului magnetic, atunci degetul mijlociu va indica sen­sul curentului indus.

Cum este produsă energia electrică?

Prin diverse metode. Sursa poate fi chimică (cum este în cazul unei baterii), termică sau luminoasă. Pe scară largă însă, energia electrică se obţine din energia mecanică, în maşinile electrice rotative, unde conductoarele electrice sînt rotite în cîmpuri magnetice sau invers. Energia mecanică, la rîndul ei, se obţine din energia termică de la diverşi combustibili, cum ar fi petrolul, cărbunele sau combustibili nucleari. In unele regiuni energia mecanică se obţine uşor pe baza neratoarele din centralele electrice sînt antrenate de turbine cu vapori sau cu apă.

Ce tipuri de instrumente de măsurat mai există?


Există multe tipuri de instrumente de măsurat (ta­belul 2). In unele din ele bobina este cea care se mişcă între polii unui magnet, în altele bobina este fixă, iar în interiorul ei se deplasează o piesă de fier sau un magnet. Unele din ele se bazează pe atracţia sau respingerea elec­trostatică, altele pe efectul termic al curentului. în instru­mentul numit electrodinamic, magnetul permanent din instrumentul prezentat anterior, este înlocuit cu un elec-iţromagnet. Instrumentul de inducţie poate avea unul sau ffnai mulţi electromagneţi. Măsurarea curentului alterna­tiv cu instrumentul de curent continuu prezentat mai sus, |se poate face prin adăugarea unui redresor . 

Tipuri de instrumente de măsurat                                     Tabelul 2

Mărimea de măsurat
Tipul
Avantaj e
Dezavantaje
Curent şi ten­siune (c.c.)
Magnetoelec-trie
Electromag­netic
Precizie bună Ieftin
Precizie slabă
Curent şi ten­siune (ca.)
Electromag­netic
Electrodina-mic
De inducţie Cu redresor
Termic
Ieftin
Precizie bună Scară redusă Consum redus
De valoarea efectivă reală
Scump
O singură frecvenţă
Erori date de forma de undă
Capacitate redusă de încărcare
Tensiune (c.c. şi ca.)
Electrostatic
Nu consumă putere
Nu măsoară tensiuni joase
Curenţi slabi şi tensiuni mici (ca.)
Cu redresor
Consum redus
Erori date de forma de undă
Puterea (ca.)
Electrodina-mic De inducţie
Precizie bună Scară redusă
Scump
O singură frecvenţă

Cum se măsoară tensiunea şi curentul?


Un ampermetru, folosit pentru măsurarea curentului, are montată în paralel cu bobina o rezistenţă mică (sunt), astfel încît numai o mică parte din curent va trece prin el. Pentru măsurare, el se montează în serie şi fiind un instrument cu rezistenţă mică produce perturbaţii foarte mici ale curentului de măsurat.
Un voltmetru, utilizat la măsurarea tensiunilor, are in serie cu bobina o rezistenţă de valoare mare. Aceasta asigură o cădere mică de tensiune pe bobina instrumen­tului. Pentru măsurare instrumentul se montează în pa­palei pe circuitul de măsură şi datorită rezistenţei mari el practic nu perturbă starea acestuia.


Cum funcţionează un instrument de măsurat cu bobină mobilă?


Cel mai utilizat instrument de curent continuu are o bobină constituită din mai multe spire, plasată între polii unui magnet permanent, fix. Cînd bobina este parcursă fie un curent, proporţional cu tensiunea sau curentul de măsurat, ea se roteşte în jurul axului pînă la echilibrul dintre cuplul electromagnetic şi cel mecanic al resortului bobinei. Un ac indicator ataşat cadrului bobinei poate in­dica o valoare proporţională curentului ce străbate bo­bina (fig. 18).
Instrumentul astfel format poate măsura tensiuni sau, combinat cu o baterie, chiar rezistenţe.

Ce este impendanta?




Impedanţa este mărimea totală care se opune trecerii curentului într-un circuit de ca. Ea reprezintă suma re­zistenţelor şi a reactanţelor inductive şi capacitive.

Relaţia între impedanţa
Zy rezistenţa R, şi reactanţa X a unui circuit poate fi exprimată utilizînd algebra nume­relor complexe prin
                  Z = R+jX 
unde j este un operator care roteşte un fazor cu un unghi de 90°. Aceiaşi rela­ţie este arătată prin diagrama fazorială a triunghiului impedanţelor (fig. 17) de
   Z2 = R2X2.

Ce este reactanţa?


Este ceea ce se opune trecerii curentului alternativ în cazul unei bobine sau capacităţi. Ea se măsoară în ohmi şi valoarea sa XL, pentru o inductanţă pură este dată de relaţia
XL=V/I=2*3.14*f*L,
unde L este inductanţă, f frecvenţa curentului, iar V şi I sînt valorile efective ale tensiunii şi curentului. Pentru o capacitate pură C, reactanţa Xc este dată de                
                                                                    XC=V/I=1/2*3.14*f*C.

Ce este valoarea efectivă?


Este valoarea unui curent continuu echivalent care ar da acelaşi efect termic ca şi curentul alternativ respectiv. Valoarea efectivă a unei mărimi sinusoidale este  0,707 din valoarea sa maximă.

Ce este o unda sinusoida?


Cînd tensiunea sau curentul alternativ sînt reprezen­tate în raport cu timpul, rezultă o undă sinusoidală (fig. 16). Matematic ea este reprezentată de ecuaţia y = sinx.


Care este tensiunea uzuală?


Cele mai multe instalaţii casnice sînt alimentate cu o tensiune de 220 V.

Care este frecvenţa uzuală?


In Europa, variaţia curentului alternativ industrial este astfel încît o perioadă durează 1/50 secunde. Prin pe­rioadă se înţelege timpul în care curentul variază de la zero la valoarea sa maximă, apoi la valoarea minimă şi din nou pînă la zero. Frecvenţa va fi în acest caz 50 de perioade pe secundă (50 Hz). în Statele Unite şi alte ţări s,e mai utilizează frecvenţele de 60 Hz sau 25 Hz (uni­tatea de măsură a frecvenţei este un hertz).