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).

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, C_x, îm­preună cu capacitatea standard C_s, formează braţele de înaltă tensiune ale punţii; rezistenţa R₂ şi grupul paralel Rj, C_t formează braţele de joasă tensiune. Condiţiile de echilibru ale punţii sînt:

                                                                 Cx=C_s (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.