Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Circuits de corrent altern - Coggle Diagram
Circuits de corrent altern
El camp magnètic: pols, línies de força, flux i inducció
Magnetisme i electromagnetisme
Un imant té la propietat d'atreure i subjectar el ferro i, a petita escala, el níquel, el cobalt i alguns aliatges.
Els imants es componen per dos pols: el Nord i el Sud, els pols contraris s'atrauen i els pols iguals es repel·leixen.
L'electricitat i el magnetisme tenen una forta relació que va ser descoberta al segle XIX i a partir de llavors s'han aplicat les seves propietats en moltes aplicacions.
Camp magnètic
Camp magnètic d'un imant
Científicament, rep el nom de camp la regió de l'espai on es posa de manifest l'acció de forces. S'esquematitza amb una representació gràfica formada per línies imaginàries, anomenades línies de força, en la direcció de les quals s'exerceixen les forces del camp.
Inducció i flux magnètics
La inducció magnètica B és una magnitud vectorial que equival a la força puntual que el camp exerceix sobre la unitat de massa magnètica en aquell punt, i és proporcional al nombre de línies de força per unitat de superfície.
La unitat de inducció magnètica en el SI es el Tesla en honor a Nikola Tesla
El Flux del camp magnètic és el producte de la superfície S i el de la inducció B
Φ=BScosϕ
[Wb]
Camp magnètic creat per un corrent elèctric
Tal com expressa la llei de Biot i Savart, La inducció a cada punt del camp magnètic creat per un corrent elèctric és directament proporcional a la intensitat del corrent, inversament proporcional a la distància del punt al corrent, i depèn del medi en què es desenvolupa el camp.
Camp magnètic creat en un conductor circular o espira
Camp magnètic creat en un solenoide o bobina.
B=µ(NI/L) [T]
La permeabilitat magnètica del medi u és un valor que depèn de la facilitat que té el medi per concentrar o dispersar les línies de força.
La permeabilitat magnètica en el buit o en l'aire té per valor:
μ = 4π. 10-7 (Tm/A)
Intensitat o excitació del camp magnètic (H)
El camp magnètic creat per una bobina es pot reforçar considerablement si al seu interior posem un nucli de material ferromagnètic, ja que a causa del camp magnètic creat pel corrent els imants elementals del nucli s'orienten i creen un camp magnètic que se suma al creat en la bobina.
H=NI/L [A/m]
La intensitat magnètica (H) representa el camp magnètic que depèn exclusivament de la bobina i és la relació entre la inducció magnètica i la permeabilitat.
Circuits magnètics
El circuit magnètic és l'espai ocupat per les línies d'inducció en la seva trajectòria.
Força magnetomotriu = B I = H Imitjana [A]
ΣFMM = Σ N Ii = Σ Hi Imi [A]
Inducció electromagnètica. FEM induïda. Autoinducció.
En acostar rapidament un dels pols de l'imant a un bobina, l'amperímetre assenyala el pas del corrent. Així doncs, quan el moviment de l'imant s'atura, el corrent elèctric s'anul·la. Quan s'allunya l'imant de la bobina, l'amperímetre assenyala un pas de corrent en sentit contrari.
ε = B I v sin ϕ
ε = -dϕ/dt
Com que la S varia en el temps ϕ = B S cos (wt)
ε = B S w sin wt
ε = -N(dϕ/dt)
εmàx = N ϕmàx w
Autoinducció
Si el corrent que circula per un conductor varia, crearà un camp mag nètic de flux variable. És evident que el conductor quedarà sotmes a la variació del propi flux i, segons la llei de Faraday, crearà una FEM induïda, que en ser consequència de la variació del corrent propis ano mena FEM autoinduïda (8).
Acció d'un camp magnètic sobre un conductor recorregut per un corrent elèctric
F = B L I sinϕ
Quan a dintre d'un camp magnètic hi passa una càrrega elèctrica i aquesta també crea un camp magnètic, es produeix una força.
El corren altern
Valor mitja
Vmitja = 2Vmàx / pi
Valor eficaç (V, I)
V = Vmàx / arrel(2)
Valor màxim (Vmàx, Imàx)
Valor instantani (v, i)
Freqüencia (f)
Periode (T)
Representació Grafica
V = Vmàx sin wt
ϕ = Angle recorregut = wt
w = 2 pi f
Elements passius lineals en CA: R, L, C
Existeixen tres tipus de receptors en un circuit de corrent altern
Resistencies, R
Inductàncies o bobines, L
Capacitàncies o condensadors, C
Impedancia, Z
Z = Vmàx/Imàx [ohms]
Resistencia pura
Z=R; I = V / R
Inductància pura
R=0; Z=XL; XL = L w = L 2pi f [Ω]
i = Imàx sin (wt pi/2); v = Vmàx sin wt
Capacitància pura
R=0; Z=Xc; Xc = 1 / Cw
I = Imàx sin (wt + pi/2); v = Vmàx sin wt
Potencia desenvolupada
La potencia depèn del tipus de receptor
Potència activa
La potència activa (P) és la potència real desenvolupada per un receptor en un circuit. La seva unitat és el watt (W).
P = V I cos ϕ [W]
Potència reactiva
La potència que desenvolupa un receptor inductiu o capacitatiu es considera una potència fictícia que s'anomena potència reactiva (Q), de valor:
Q = V/ sin ϕ [VAr]
QL = V I = V^2/XL = XLI^2; IQcI = V I = V^2 / Xc = Xc i^2; [VAr]
Potència aparent
La potència aparent (S) és la suma vectorial de la potència activa i la reactiva expressa da en voltamperes (VA).
S = arrel( P^2 + Q^2 )
Circuits de corrent altern: RL, RC i RLC
RL
Corrent endarrerit 0 > ϕ > -90
RC
Corrent avançat 0 > ϕ > 90
RLC en serie
El desfasament dependrà dels valors XL i Xc
RLC en paral·lel
Si apliquem una tensió alterna a un circuit format per una resistència, una inductància i una capacitància, connectades en paral·lel, hi circula un corrent per cadascuna.
Corrent altern trifàsic: connexions en estrella i triangle. Connexió de receptors.
Un corrent altern trifàsic és format per tres corrents alterns monofàsics interconnectats de mateix valor eficaç, de la mateixa freqüència i desfasats 120° entre ells.
Connexió en estrella
VL = arrel (3) Vf; if = iL; In = 0
Connexió en triangle
VL = arrel (3) Vf; IL = If
Potència en un sistema trifàsic
Pa = ΣPactiva; Preactiva = ΣPreactiva; Paparent = arrel( p^2 + q^2)