Glossari d'electrotècnia

 
Autoria : Toni González Hidalgo. Estudiant de 2on Batxillerat IES Icària

CONCEPTES GENERALS DE L'ELECTROTÈCNIA

Electrotècnia, és una part de la tècnica que tracta de l’aplicació pràctica del fenòmens elèctrics i magnètics i de les relacions existents entre ells.

Llei de Coulomb explica que la llei de força d’atracció o de repulsió entre dues càrregues és directament proporcional al producte de les seves càrregues i inversament proporcional al quadrat de la distància que les separa.

El Camp elèctric degut a una càrrega Q és la regió de l’espai al voltant d’aquesta càrrega on es manifesten les forces d’atracció o de repulsió sobre altres càrregues elèctriques situades en aquest espai.

La intensitat de camp elèctric (E) creada per una càrrega Q en un punt de l’espai és la força elèctrica que actua sobre una unitat de càrrega situada en aquest punt.

El potencial elèctric (V) en un punt és el treball (canviat de signe) que cal fer per vèncer les forces del camp elèctric, per traslladar la unitat de càrrega positiva des de l’infinit fins a aquest punt.

Definim la diferència de potencial elèctric com el treball (canviat de signe) necessari per traslladar una càrrega entre dos punts d’aquest camp.

La diferència de potencial entre dos punt A i B és el treball (canviat de signe) necessari per traslladar la unitat de càrrega positiva des de B fins a A.

La intensitat del corrent elèctric (I) és la quantitat de càrrega elèctrica que passa per una secció transversal d’un conductor en la unitat de temps. La seva unitat en el sistema internacional és el amper (A)

El generador elèctric és un dispositiu que transforma una altra classe d’energia en energia elèctrica mantenint la diferència de potencial.

La força electromotriu (fem) d’un generador és el treball realitzat sobre la unitat de càrrega que el creua. La unitat en el sistema internacional és el volt (V)

La resistència elèctrica (R) és l’oposició que presenten els diferents conductors al pas del corrent elèctric. La seva unitat en el sistema internacional és el ohm (W)

La conductància (G) és a magnitud inversa a la resistència, ja que defineix la facilitat que té un conductor al pas del corrent elèctric. La seva unitat en el sistema internacional és el siemens (S).

L’amperímetre és l’instrument que ens permet mesurar la intensitat elèctrica. Aquest s’ha de connectar en sèrie al circuit.

El voltímetre és l'instrument que ens permet mesurar la diferència de potencial o el voltatge. Aquest s'ha de connectar en paral·lel al circuit.

L'ohmmetre és l'instrument que ens permet mesurar la resistència elèctrica d'un circuit. Aquest s'ha de connectar en borns de la resistència sense cap mena de generador elèctric.

Llei d'Ohm, diu que la intensitat del corrent elèctric en un circuit és directament proporcional a la diferència de potencial o voltatge aplicat i inversament proporcional a la resistència entre aquests dos punts del circuit.

La potència elèctrica es defineix com l'energia produïda o consumida en la unitat de temps. La seva unitat en el sistema internacional és el watt (W).

ASSOCIACIÓ D'ELEMENTS ELÈCTRICS

Resistències.

En una associació en sèrie, la resistència equivalent, serà la suma de totes les resistències del circuit.

En una associació en paral·lel, la resistència equivalent, serà la inversa de la suma de inverses de totes les resistències del circuit.

Generadors de Corrent Continu.

En una associació en sèrie, la força electromotriu total, serà la suma de tots el generadors connectats al circuit.

En una associació en paral·lel, la força electromotriu total, serà igual a la de cada generador independent. Suposem que tots el generador connectats són d'igual característiques.

Resistència interna (r), es una resistència que apareix en els generadors deguts a la seva fabricació.

La força contraelectromutriu (e ') d'un receptor es defineix com el treball que realitza per unitat de càrrega.

El rendiment del motor és la relació del treball útil, és a dir, el treball que realment es transforma en energia mecànica, amb el treball o energia consumida.

LLEIS DE KIRCHHOFF

Les lleis de Kirchhoff ens permeten resoldre totes les incògnites d'un circuit, per mitja d'un sistema d'equacions.

Llei dels nusos. Diu que la suma de les intensitats de corrent que arriben a un nus és igual a la suma de les intensitats que surten del mateix nus, o bé que la suma algebraica de les intensitats és igual a zero (principi de conservació de la càrrega elèctrica).

Llei de les malles. En una malla o circuit tancat la suma algebraica de les forces electromotrius dels generadors ha de ser igual a la suma algebraica de les caigudes de tensió.

FENÒMENS MAGNÈTICS

S'anomena camp magnètic d'un imant l'espai que envolta, en el qual són apreciables els efectes magnètics originats per l'imant.

S'anomena flux magnètic a les línies de força existents en un circuit magnètic. La seva unitat en el sistema internacional és el Weber (Wb).

La densitat de flux magnètic, és defineix com la quantitat de línies de força que travessen la unitat de superfície. La seva unitat en el sistema internacional és el tesla (T).

Materials paramagnètics, són aquells que en col·locar-los en un camp magnètic es converteixen en imants i s'orienten en la mateixa direcció que el camp.

Materials diamagnètics, són aquells que en col·locar-los en un camp magnètic, es magnetitzen en sentit contrari al camp.

Materials ferromagnètics, són aquells que en col·locar-los en un camp magnètic, els dominis s'orienta parcialment i creixen els que estan a la mateixa direcció.

Histèresi magnètica,  es dona quant en un material ferromagnètic després de fer desaparèixer l'acció del camp magnètic la substància encara presenta un cert nivell d'inducció magnètica.

La reluctància (Â) és la major o menor dificultat que ofereix el circuit magnètic per establir un flux de línies de força.

La força electromotriu induïda és igual i de signe oposat a la rapidesa amb què varia el flux magnètic que travessa el circuit.

COMPONENTS ELÈCTRICS PASSIUS

Els resistors són els components realitzats especialment perquè ofereixin una determinada oposició al pas del corrent elèctric.

La tolerància és un percentatge, major o menor que el valor nominal, que el fabricant es compromet a respectar en la seva fabricació.

La potència nominal és la potència que pot dissipar un resistor en condicions normals i amb una temperatura de treball generalment compresa entre 20ºC i 25ºC.

Els condensadors.

El condensador és un component que serveix per emmagatzemar una càrrega elèctrica considerable damunt d'una superfície petita.

Anomenem capacitat d'un condensador (C) la relació constant que existeix entre la càrrega que té una de les armadures i la tensió o diferència de potencial que hi ha entre elles. La seva unitat en el sistema internacional és el Farad (F).

Càrrega d'un condensador. És el període de temps que un condensador triga en carregar-se, aquest valor dependrà de la capacitat del condensador i de la resistència del circuit.

Descàrrega d'un condensador. És el període de temps que un condensador triga en descarregar-se y torna al seu estat inicial.

La bobina.

Inductància (L) és la constant de proporcionalitat d'una bobina, el seu valor depèn de les característiques del circuit. La seva unitat en el sistema internacional és el Henry (H).

EL CORRENT ALTERN

El corrent altern és aquell el valor i sentit del qual van canviant en funció del temps. Els seus paràmetres són els següents:

  • Valor màxim: És el valor més elevat a que pot arriba l'ona sinusoïdal.
  • Valor eficaç: És el valor que equival a un generador de corrent continu.
  • Període: És el temps que s'inverteix a completar un cicle.
  • Freqüència: És el nombre d'oscil·lacions o cicles que es produeixen en la unitat de temps i es mesura en hertzs (Hz).

Circuits

  • RC: Circuit constituït per un generador, una resistència i un condensador.
  • RL: Circuit constituït per un generador, una bobina i una resistència.
  • RLC: Circuit constituït per un generador, una bobina, una resistència i un condensador.

Corrent trifàsic, s'utilitza per poder transportar el corrent tan sols en 3 o 4 fases en compte de sis. L'alternador trifàsic consta de tres espires col·locades formant un 120º, que giren a l'interior d'un camp magnètic uniforme.

  • Tensió de fase: És la tensió generada als extrems de cada bobina i equival a la tensió existent entre la fase i el neutre.
  • Tensió de línia: És la tensió existent entre les diferents fases.

MÀQUINES ELÈCTRIQUES DE CC

Definim una màquina elèctric a l'aparell capaç de transformar energia elèctrica en qualsevol altra forma d'energia, o viceversa.

Els motors de CC.

En la seva estructura interna cal diferenciar:

  • L'estator: És la part fixa i està format per una carcassa, els pols i les bobines inductores.
  • El rotor: És la part mòbil del motor, està constituït pel nucli, les bobines induïdes i el col·lector.
  • Les escombretes: Són unes peces per on circula el corrent elèctric des de la font d'alimentació fins al col·lector a través de les lamel·les.

Els generadors de CC.

És una màquina en la qual al aplicar-hi energia mecànica, la converteix en energia elèctrica.

Anomenem commutació l'operació de transformació d'un senyal altern en un senyal continu.

MÀQUINES ELÈCTRIQUES DE CA

Les màquines síncrones són motors i generadors on el corrent del bobinatge inductor que necessiten els és subministrat per una màquina independent en forma de corrent continu.

Les màquines d'inducció són motors i el corrent del bobinatge inductor els és subministrat mitjançant inducció magnètica.

  • S'anomena velocitat de lliscament a la diferència entre la velocitat de sincronisme i la velocitat del propi rotor.

MOTORS ESPECIALS

Motor Universal, és aquell que és capaç de treballar alimentat tant amb corrent continu com amb corrent monofàsic.

Motor d'inducció monofàsic és com un motor d'inducció, amb un rotor similar però amb una única bobina a l'estator.

Motor pas a pas, és un tipus de motor síncron dissenyat per girar un nombre determinats de graus (a), d'acord amb el nombre de pulsacions elèctriques que se li apliquen.

GENERADORS DE CA

Els generadors de CA són màquines que transformen energia mecànica, que reben pel seu eix, en energia elèctrica en forma de corrent altern, que ofereix pels seus borns de sortida.

TRANSFORMADORS

Els transformadors són màquines de corrent altern, la funció de les quals és modificar alguna de les característiques d'un corrent elèctric.

Els transformadors de potència serveixen per variar els valors de la tensió.

Els transformadors de mesura serveixen per variar els valors de grans tensions o d'intensitats per poder-les mesurar sense perill.

La relació de transformació, és la relació que hi ha entre les forces electromotrius del circuit primari i del secundari.

CENTRALS ELÈCTRIQUES

Les centrals elèctriques són aquelles instal·lacions destinades a produir energia elèctrica.

Les centrals hidroelèctriques aprofiten l'energia cinètica de l'aigua per produir energia elèctrica.

Les centrals tèrmiques convencionals, són les que aprofiten l'energia tèrmica de la combustió del carbó, gas-oil o gas natural per produir energia elèctrica.

Una central nuclear és aquella que aprofita l'energia tèrmica que es produeix en la fissió o en la fusió d'un nucli atòmic per produir energia elèctrica.

Les centrals solars són aquelles que produeixen energia tèrmica o elèctrica aprofitant la radiació solar.

Una central eòlica és aquella que aprofita la força del vent per produir energia elèctrica.

Les centrals geotèrmiques són aquelles que aprofiten l'energia tèrmica de la terra per a l'obtenció d'energia.

Les centrals mareomotrius són aquelles que aprofiten l'energia cinètica desenvolupada pel mar per produir energia elèctrica.

LA XARXA DE TRANSPORT

La xarxa de transport està destinada a transportar l'energia elèctrica des de les centrals generadores fins a prop dels centres de consum.

La xarxa de distribució està destinada a distribuir l'energia elèctrica directament als consumidors. Està formada per les línies de distribució i les estacions de transformació secundàries i terciàries.

INSTAL·LACIONS ELÈCTRIQUES

Una instal·lació elèctrica és el conjunt d'aparells i de circuits associats, en previsió d'una finalitat particular: producció, conversió, transformació, distribució o utilització de l'energia elèctrica.

Instal·lació d'enllaç la que uneix la xarxa de distribució amb les instal·lacions interiors.

Les línies repartidores uneixen la caixa general de protecció amb la centralització de comptadors.

Els comptadors són els aparells destinats a mesurar l'energia elèctrica consumida per l'abonat.

UNITATS ELÈCTRIQUES

Magnitud Símbol Unitats
Intensitat de corrent elèctric I A
Densitat de corrent J, (S) A/m2
Càrrega elèctrica, quantitat d’electricitat Q C
Intensitat de camp elèctric E, (K) V/m
Potencial elèctric V, j V
Diferència de potencial, tensió elèctrica U, (V) V
Capacitat C F
Permitivitat e F/m
Intensitat de camp magnètic H A/m
Inducció magnètica, densitat de flux magmètic B T
Flux magnètic, flux d’inducció magnètica F Wb
Autoinductància L H
Inductància mútua M, L12 H
Permeabilitat m H/m
Resistència R W
Resistivitat r W·m
Reluctància R, Rm H-1
Nombre d’espires N
Nombre de fases m
Nombre de pols p
Impedància Z W
Reactància X W
Admitància Y S
Potència P Potència activa (W), aparent (VA) i reactiva (var)