Exerciții · Noțiuni generale

Noțiuni generale

Principii electrice vizualizate animat și interactiv: modifici parametrii cu slidere și vezi imediat efectul. Fără formule izolate — totul în context vizual.

Mărimi fundamentale & componente

Intensitate (curent)

Curentul = debitul de sarcină electrică printr-un conductor

Curent I8 A

Curent I

8 A

1 A

1 C/s

I = Q / t

Curentul electric I = câtă sarcină (electroni) trece pe secundă printr-un conductor. I = Q/t; unitate: Amper (A); 1 A = 1 C/s. Mărește I → electronii curg mai repede.

Tensiune

Tensiunea = diferența de potențial care „împinge” curentul (ca presiunea apei)

Tensiune U12 V
U

Tensiune U

12 V

1 V

1 J/C

Tensiunea U = diferența de potențial electric între două puncte; e „presiunea” care împinge curentul (analogie: diferența de înălțime a apei). Unitate: Volt (V); 1 V = 1 J/C.

Rezistență

Se opune trecerii curentului; la tensiune fixă, R mai mare → curent mai mic

Rezistență R6 Ω

Rezistență R

6 Ω

I = U/R

2,00 A

U

12 V

R = U / I = ρ · L / S

Rezistența R se opune curentului. La U fix, I = U/R (R dublu → curent la jumătate). R = ρ·L/S (crește cu lungimea, scade cu secțiunea). Unitate: Ohm (Ω). Curentul prin R produce căldură: P = I²·R.

Putere

Energia consumată pe secundă: P = U · I

Tensiune U12 V
Curent I5 A
U →I ↑P

Putere P

60 W

P = U · I · 1 W = 1 V · 1 A

Puterea P = energia consumată pe secundă = produsul tensiunii și curentului (aria U×I). Unitate: Watt (W). Becul luminează mai tare când P crește.

Legea lui Ohm

Modifică tensiunea și rezistența; curentul curge mai repede sau mai lent

Tensiune U12 V
Rezistență R6 Ω
U = 12 VR = 6 Ω

Curent I = U / R

2,00 A

Putere P = U · I

24 W

I = U / R · P = U · I

Particulele curg mai repede când curentul e mai mare. La R mai mic sau U mai mare → I crește.

Triunghiul de putere

Cum se împarte puterea aparentă în activă (P) și reactivă (Q), funcție de cos φ

Factor de putere cos φ0,85
Putere aparentă S10 kVA
φ = 32°PQS

Activă P

8,5 kW

Reactivă Q

5,3 kVAr

Putere aparentă S

10 kVA

P = S · cos φ (kW, utilă) · Q = S · sin φ (kVAr, reactivă) · S = √(P² + Q²) (kVA). Un cos φ mai mic → mai multă putere reactivă inutilă.

Frecvență & perioadă

Câte oscilații pe secundă face o tensiune alternativă

Frecvență f2 Hz

Frecvență f

2 Hz

Perioadă T = 1/f

0,50 s

Frecvența (Hz) = numărul de cicluri pe secundă; perioada T = 1/f. Rețeaua din România: 50 Hz (T = 20 ms).

Inductanță (Henry)

Bobina se opune variației curentului; tensiunea e defazată +90°

Inductanță L1 H
Curent I Tensiune pe bobină U_L

U_L = L · di/dt · 1 H = 1 V·s/A

O bobină stochează energie în câmp magnetic și se opune variației curentului. În c.a., tensiunea pe bobină e defazată cu +90° înaintea curentului. Inductanța se măsoară în Henry (H).

Capacitate (Farad)

Condensatorul se încarcă și se descarcă exponențial (constanta de timp τ = R·C)

Capacitate C1 (τ rel.)

τ = R · C

1,0

Încărcare

0 %

Condensatorul stochează sarcină: Q = C · U. Se încarcă exponențial cu constanta de timp τ = R · C (la 5τ e ~99 % încărcat). Capacitatea se măsoară în Farad (F).

Câmp magnetic

Câmpul circular din jurul unui conductor parcurs de curent

Curent prin conductor8 A
curent spre privitor

Curentul generează un câmp magnetic circular în jurul conductorului; intensitatea crește cu curentul. Sensul: regula mâinii drepte (degetul mare = curentul, degetele = câmpul).

Curent alternativ → continuu & măsurare

Redresor — AC → CC

Transformarea curentului alternativ în continuu

Transformator (modifică amplitudinea după raportul de spire) → punte redresoare (4 diode) → condensator de filtrare → tensiune continuă.

Raport transformare n5 n
Condensator de filtrare C50 µF
Primar (rețea) · 230 VSecundar (după transformator) · 46 V2. Redresat — punte (toate semialternanțele pozitive)3. Filtrat — continuu cu ondulație (CC)

Transformatorul modifică tensiunea după raportul de spire: U_secundar = U_primar / n. Puntea (4 diode) pliază semialternanțele negative; condensatorul „umple” golurile (filtrare). Condensator mai mare → ondulație mai mică.

Voltmetru & Ampermetru

Cum se conectează corect — și ce se întâmplă când greșești

Ce măsori

Conectare

URV

✓ Corect. Voltmetrul se leagă în PARALEL cu consumatorul; ampermetrul în SERIE.

Voltmetru = rezistență mare, în PARALEL (măsoară tensiunea la borne). Ampermetru = rezistență mică, în SERIE (curentul trece prin el). Inversarea lor e greșeala clasică.

Legile lui Kirchhoff

Legile lui Kirchhoff

Cum se împart curenții și tensiunile în serie și în paralel

U12 V
R110 Ω
R220 Ω
UR1U1 = 4,0 VR2U2 = 8,0 VI = 0,40 A — același pe tot circuitul

I (total)

0,40 A

U1 / U2

4,0 / 8,0 V

I (comun)

0,40 A

Legea tensiunilor (KVL): pe buclă, U = U1 + U2. În serie curentul e același, iar tensiunea se împarte proporțional cu R.

În serie: I comun, U se împarte (U = U1 + U2 — KVL). În paralel: U comună, I se împarte (I = I1 + I2 — KCL).

Generatoare în serie & paralel

Cum se modifică tensiunea și curentul când legi mai multe surse

Sursa 1 · U112 V
Sursa 2 · U212 V
12 V12 VRU = U1 + U2

Tensiune totală

24 V

În serie (+ la −): tensiunile se ADUNĂ → U = U1 + U2. Curentul disponibil rămâne același. (Ex.: 2 baterii de 1,5 V în serie = 3 V.)

Serie = tensiunile se adună (curent neschimbat). Paralel = tensiunea rămâne, dar crește curentul maxim / autonomia. La paralel sursele trebuie să aibă aceeași tensiune (altfel apar curenți de egalizare).

Sistem trifazat

Sinusoide trifazate

Cele trei faze la 120° și curentul prin nul când le dezechilibrezi

Amplitudine R100 %
Amplitudine S100 %
Amplitudine T100 %
R S T Nul (sumă)

Echilibrat — curentul prin nul ≈ 0 (cele trei se anulează vectorial).

La amplitudini egale, suma celor trei sinusoide defazate la 120° este zero → nulul nu e încărcat. Vezi pagina „Echilibru trifazat” pentru calcul.

Fazori trifazați (defazaj 120°)

Cele trei tensiuni ca vectori rotitori, defazate la 120° — sistem simetric

Defazaj S120 °
Defazaj T240 °
RST

Sistem simetric (defazaje 120° / 240°) — suma vectorială a celor trei ≈ 0 (se anulează).

Suma vectorială (rezultanta)

0 V

rezultanta = U_fază × |R⃗ + S⃗ + T⃗| · U_fază = 230 V · simetric (120°) → 0

Cele trei faze R/S/T sunt vectori (fazori) de aceeași lungime, defazați la 120°. Mută defazajul lui S/T și vezi cum suma lor vectorială (rezultanta) crește de la zero. E o demonstrație a anulării la 120°: în rețeaua reală defazajul e fix la 120°, iar curentul prin nul apare din sarcini inegale pe faze (vezi pagina „Echilibru trifazat"), nu din schimbarea defazajului.

Stea (Y) — Triunghi (Δ)

Cele două moduri de conectare a unui sistem trifazat

RSTN

Receptor trifazat — 3 înfășurări (ex.: motor)

Tensiune de fază (L–N)

230 V

Tensiune de linie (L–L)

400 V

Tensiune pe înfășurare

230 V

Doar tensiunea pe înfășurare diferă: stea = 230 V · triunghi = 400 V

Stea (Y): fiecare înfășurare e legată între o fază și nul → vede tensiunea de fază = 230 V (= U_linie / √3). Curentul de linie = curentul prin înfășurare.

Tensiunile rețelei sunt fixe și standard: 230 V între fază și nul, 400 V între faze (U_linie = √3 × U_fază). Ce diferă la stea/triunghi NU sunt aceste tensiuni, ci câtă tensiune ajunge pe fiecare înfășurare: în stea 230 V (fază–nul), în triunghi 400 V (fază–fază). De aceea pornirea STEA-TRIUNGHI: pornești în stea (înfășurarea primește doar 230 V → curent de pornire redus), apoi comuți în triunghi pentru putere plină.

Protecții

Curbele MCB — B / C / D

Unde declanșează un disjunctor: termic (suprasarcină) sau magnetic (scurtcircuit)

Curent nominal In16 A

Curba de declanșare

Curent de defect2 × In
1000 s100 s10 s1 s0,1 s10 ms1×2×3×5×10×20×Timp ↑Curent ×In →
⚠ Declanșare termică (suprasarcină) · ≈ 22 s
Curent de defect: 32 A

Sub 1,13 × In nu declanșează. Între 1,13 × In și capătul inferior al benzii (B 3× · C 5× · D 10× In) declanșează termic, lent. În bandă (B 3–5× · C 5–10× · D 10–20× In) declanșarea nu e garantată — poate fi termică sau magnetică. Peste capătul superior (B 5× · C 10× · D 20× In) declanșarea instantanee e garantată, conform SR EN 60898-1. Timpul termic afișat e orientativ: reproduce forma curbei, nu banda reală a aparatului.

DDR / toroid — curent rezidual

Cum „simte” un diferențial o scurgere de curent la pământ

Curent de scurgere (defect)0 mA
L (fază)N (nul)consumatorI_L − I_N = 0 mA
Curent rezidual0 mA

Declanșare sigură la 30 mA · zonă incertă 15–30 mA

✓ Sub 15 mA — nu declanșează

În funcționare normală, curentul care intră pe fază (L) = curentul care iese pe nul (N) → suma în toroid = 0. O scurgere la pământ (atingere, defect de izolație) deviază o parte din curent → I_L > I_N; diferența (curentul rezidual) e detectată de toroid. Un DDR de 30 mA declanșează sigur la 30 mA și poate declanșa de la 15 mA (0,5 · IΔn, SR EN 61008-1) — de aceea curenții de fugă cumulați se țin mult sub prag. Art. 4.1.5.2.1 (modificat prin Actualizările 2023) nu fixează pragul de declanșare, ci cere prevederea unei protecții suplimentare cu DDR care nu depășește 30 mA.

Discuții

Comentariile sunt moderate înainte de publicare. Emailul nu este afișat public.