circuite electrice liniare .prefa£ƒ teoria c¢mpului electromagnetic,...

Download Circuite electrice liniare .Prefa£ƒ Teoria c¢mpului electromagnetic, ®mpreunƒ cu Teoria circuitelor

Post on 29-Aug-2019

237 views

Category:

Documents

6 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • UNIVERSITATEA “VASILE ALECSANDRI” din BACĂU FACULTATEA de INGINERIE

    Conf. univ. dr. ing. MIHAI PUIU – BERIZINŢU

    BAZELE ELECTROTEHNICII Circuite electrice liniare

    Editura ALMA MATER BACĂU, 2010

  • Referenţi ştiinţifici:

    Prof. univ. dr. ing. Gheorghe HAZI Conf. univ. dr. ing. Ştefan ABABEI

    Descrierea CIP a Bibliotecii Naţionale a României PUIU-BERIZINŢU, MIHAI Bazele electrotehnicii : circuite electrice liniare / Puiu-Berizinţu Mihai. - Bacău : Alma Mater, 2009 Bibliogr. ISBN 978-606-527-058-9 621.3

    Tehnoredactare: Mihai PUIU-BERIZINŢU

  • P r e f a ţ ă

    Teoria câmpului electromagnetic, împreună cu Teoria circuitelor electrice, constituie cele două mari părţi ale cursului de Bazele electrotehnicii prin care se asigură pregătirea fundamentală de specialitate în domeniul electrotehnicii inginereşti. Prezentul curs, Circuite electrice liniare, după cum indică şi titlul, se limitează la studiul circuitelor electrice liniare dar, acolo unde este cazul, se fac şi referiri privitoare la influenţa neliniarităţii caracteristicilor unor elemente de circuit reale, întâlnite frecvent în practică, cum sunt condensatoarele reale sau bobinele cu miez de fier.

    Cursul a fost elaborat, în primul rând, pentru uzul studenţilor de la specializările Energetică industrială şi Mecatronică de la Facultatea de Inginerie a Universităţii din Bacău, dar este util tuturor celor interesaţi în dobân- direa şi aprofundarea cunoştinţelor teoretice fundamen- tale asupra circuitelor şi reţelelor electrice întâlnite în toate domeniile tehnicii actuale.

    Baza teoretică necesară realizării unui studiu riguros fundamentat ştiinţific al circuitelor electrice este materializată, în mod adecvat, în prima parte a cursului de Bazele electrotehnicii – Electromagnetismul – elaborat de acelaşi autor în prima ediţie din anul 2003. Prin urmare, legile şi noţiunile fundamentale ale teoriei câmpului electromagnetic care stau la baza teoriei circuitelor electrice se impun a fi cunoscute în prealabil studiului care se efectuează prin această lucrare.

    În această primă ediţie cursul este structurat în opt capitole în care sunt tratate principalele tipuri de circuite electrice şi regimuri de funcţionare ale acestora care prezintă interes pentru aplicaţiile inginereşti.

    Primul capitol este dedicat studiului circuitelor electrice liniare de curent continuu, caracterizate de regimul electrocinetic staţionar în care există numai curentul electric de conducţie în conductore.

    3

  • În capitolul doi se analizează comportarea principalelor elemente de circuit, liniare, neliniare şi parametrice – rezistorul, bobina şi condensatorul – în regim variabil în timp.

    În capitolele trei şi patru sunt analizate circuitele electrice liniare cu parametri concentraţi, monofazate şi respectiv trifazate, în regim permanent sinusoidal.

    În capitolul cinci sunt analizaţi cuadripolii şi filtrele electrice de frecvenţă în regim permanent sinusoidal, iar în capitolul şase sunt studiate ecuaţiile liniilor electrice lungi în mărimi instantanee şi în regim permanent sinusoidal.

    Capitolul şapte este dedicat studiului regimului periodic nesinusoidal în circuitele electrice liniare cu parametri concentraţi.

    Ultimul capitol este destinat studiului regimului tranzitoriu al circuitelor electrice. Sunt analizate, prin metoda directă şi prin metoda operaţională, principalele regimuri tranzitorii întâlnite frecvent în practică în funcţionarea circuitelor electrice de curent continuu şi de curent alternativ.

    Obiectivul urmărit în concepţia şi elaborarea acestui curs a constat în sintetizarea unei părţi a teoriei circuitelor electrice care să asigure cunoştinţele de bază necesare pregătirii de specialitate a inginerilor din toate domeniile electrotehnicii.

    Autorul va fi recunoscător pentru eventualele observaţii şi sugestii în vederea îmbunătăţirii sau completării unei următoare ediţii a acestui curs.

    Autorul

    4

  • C U P R I N S

    Prefaţă .............................................................................................................................. 3

    1. CIRCUITE ELECTRICE LINIARE DE CURENT CONTINUU

    1.1. Structura şi clasificarea circuitelor electrice ............................................................... 9 1.2. Aplicarea legii conducţiei electrice în studiul circuitelor electrice …….................... 10 1.3. Caracteristicile tensiune – curent (volt – amper) ale elementelor de circuit ………... 12 1.4. Surse de energie (generatoare) ……………………………………………………. ... 13

    1.4.1. Generatorul de tensiune ………………………………………….…………….. 13 1.4.2. Generatorul de curent …………………………………………….……………. 14

    1.5. Teoremele lui Kirchhoff – forma topologică ………………...................................... 15 1.6. Transfigurarea circuitelor electrice liniare de curent continuu ………....................... 17

    1.6.1. Echivalenţa şi transfiguraţia circuitelor electrice .……………….…………….. 17 1.6.2. Echivalenţa surselor de tensiune şi de curent …………………….……………. 18 1.6.3. Circuite serie .……………….…………………………………………………. 19 1.6.4. Circuite paralel (derivaţie) …………………….………………………………. 21 1.6.5. Transfigurarea stea poligon complet …………………….…………………….. 23

    1.7. Noţiuni de teoria grafurilor ……………….. ………………...................................... 27 1.7.1. Grafuri. Elemente topologice .…………………………………………………. 27 1.7.2. Analiza reţelelor electrice cu teoremele lui Kirchhoff.

    Analiza ochiurilor şi a nodurilor. …………..….………………………………. 28 1.7.3. Matricele de incidenţă ale laturilor la noduri şi ochiuri.

    Formele matriceale ale ecuaţiilor lui Kirchhoff .………………………………. 30 1.8. Metode de analiză a reţelelor electrice liniare de curent continuu ………………….. 33

    1.8.1. Analiza reţelelor electrice cu teoremele lui Kirchhoff ………………………… 33 1.8.2. Analiza reţelelor electrice cu metoda curenţilor ciclici ...……………………… 36 1.8.3. Analiza reţelelor electrice cu metoda potenţialelor la noduri ….……………… 38

    1.9. Teoremele reţelelor electrice de curent continuu …………………………………… 41 1.9.1. Teoremele generatoarelor echivalente de tensiune şi de curent ……………….. 41 1.9.2. Teorema suprapunerii efectelor (superpoziţiei). Teorema reciprocităţii .……… 42 1.9.3. Teorema transferului maxim de putere ………………………………………... 44 1.9.4. Teorema conservării puterilor. Bilanţul puterilor produse şi consumate …….... 45

    5

  • 2. CIRCUITE ELECTRICE ÎN REGIM VARIABIL 2.1. Ipoteze de calcul. Clasificare ...................................................................................... 47 2.2. Elemente de circuit dipolare ....................................................................................... 48

    2.2.1. Clasificarea elementelor de circuit dipolare......................................................... 48 2.2.2. Rezistorul în regim variabil ………………………............................................. 49 2.2.3. Bobina (inductorul) în regim variabil ………………………............................. 50 2.2.4. Condensatorul (capacitorul) în regim variabil ...……………............................. 55

    3. CIRCUITE ELECTRICE MONOFAZATE ÎN REGIM PERMANENT SINUSOIDAL

    3.1. Mărimi variabile. Mărimi sinusoidale ……................................................................ 57 3.1.1. Mărimi variabile, mărimi periodice, mărimi alternative ………………………. 57 3.1.2. Mărimi sinusoidale (armonice) ..…………………............................................. 59

    3.2. Puteri în circuite monofazate în regim sinusoidal ....................................................... 60 3.3. Reprezentări simbolice ale mărimilor sinusoidale …………….................................. 64

    3.3.1. Reprezentarea geometrică a mărimilor sinusoidale ............................................ 64 3.3.2. Reprezentarea analitică prin mărimi complexe ………………………………... 70 3.3.3. Caracterizarea în complex a circuitelor dipolare în r. p. s. .............................................. 72 3.3.4. Puterea complexă ………………………………................................................ 73 3.3.5. Forma în complex a legii lui Ohm (ecuaţia lui Joubert) ..................................... 74 3.3.6. Analiza în complex a circuitului RLC serie. Rezonanţa de tensiuni …………... 76 3.3.7. Analiza în complex a circuitului RLC paralel. Rezonanţa de curenţi ..………... 78

    3.4. Analiza în complex a reţelelor electrice liniare ………….......................................... 80 3.4.1. Analiza în complex a reţelelor electrice

Recommended

View more >