Inginerie Electrică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Separatoare ale unei stații de transformare de înaltă tensiune.

Electrotehnica este o disciplină tehnică aplicată utilizării energiei electrice . Mai precis, ingineria electrică se referă la producerea , transmiterea și distribuția energiei electrice , „ curenți puternici și de joasă frecvență[1] distingându-se de electronica care este în schimb „ tehnica curenților de joasă frecvență și de înaltă frecvență ”. Ca obiect de predare și studiu, se încadrează în disciplinele tehnico- inginerești .

Născut la sfârșitul secolului al XVIII-lea cu teoria circuitelor , 1800 este adesea considerat convențional ca anul nașterii ingineriei electrice, anul în care Alessandro Volta comunică președintelui Societății Regale Joseph Banks construcția primului sistem electric baterie : bateria Volta . De fapt, reprezintă prima sursă de energie electrică din istorie capabilă să furnizeze cantități apreciabile de energie electrică pentru aplicații utile. Cu toate acestea, pentru prima aplicare utilă a celulei electrice este necesar să se aștepte până în 1837 , anul în care Charles Wheatstone a creat primul telegraf electric.

Istorie

Până în secolul al XIX-lea se credea că electricitatea este un fluid care poate fi pozitiv sau negativ: mai târziu, datorită descoperirilor fundamentale ale lui Hertz , Helmholtz , Maxwell , Heaviside , Alessandro Volta și mulți alții, o înțelegere mai completă a fenomenului, rezumată în ecuațiile lui Maxwell care prezic pe deplin și cu precizie comportamentul sarcinilor electrice ( electroni și protoni care diferă prin semnul sarcinii lor electrice ) și a câmpului electromagnetic pe care îl generează.

Pe scurt, au început să apară o serie de aplicații comerciale de electricitate: motoare electrice, telegraful , telefonul , radioul , alimentarea becului și așa mai departe. Astfel, la începutul secolului al XX-lea, a fost creată o nouă știință aplicată care se ocupa cu proiectarea acestui tip de echipamente, tocmai ingineria electrică.

Printre numeroșii oameni de știință, ingineri și inventatori care au contribuit la evoluția ingineriei electrice, ne putem aminti: Galileo Ferraris , Antonio Pacinotti , Werner von Siemens , Nikola Tesla , Thomas Alva Edison , George Westinghouse .

În prezent, ingineria electrică se preocupă în principal de producția, transmisia și utilizarea energiei electrice , adică proiectarea mașinilor electrice ( motoare , generatoare, transformatoare ), a liniilor de transport și distribuție , a dispozitivelor care utilizează electricitate.

Teoria circuitelor tratează problemele clasice ale ingineriei electrice dintr-un punct de vedere strict axiomatic; electronica (care se ocupă în mod tradițional de semnale cu putere redusă) se suprapune în unele domenii care anterior erau exclusiv ingineriei electrice, de exemplu controlul motoarelor electrice cu dispozitive semiconductoare .

Principii teoretice

Diagrama legii lui Ohm

Principiile și legile care stau la baza ingineriei electrice sunt:

Cantități electrice

Principalele cantități fizice utilizate în ingineria electrică sunt:

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: măsurători electrice și circuit electric .

Producția, transportul și distribuția de energie electrică

Linie de distribuție a energiei electrice de medie tensiune

Un sector important al ingineriei electrice se referă la producția, transportul și distribuția energiei electrice la locul de utilizare.

Electricitatea este produsă prin intermediul generatoarelor din centralele electrice , care de obicei și din diverse motive sunt situate departe de locurile de consum.

Liniile de transmisie sunt un set eterogen de sisteme care transferă energia de la locurile de producție la stațiile de transformare și, în cele din urmă, la uzinele de utilizare. În esență, acestea diferă în funcție de nivelul de tensiune din liniile de înaltă, medie și joasă tensiune .
Liniile de înaltă tensiune sunt cele numite linii de transport de energie electrică sau linii electrice , care permit transferul de puteri de milioane de wați cu tensiuni de până la 400 kV, între instalațiile de producție și stațiile de transformare . În acestea, transformarea de la înaltă la medie tensiune se efectuează, prin intermediul mașinilor electrice numite transformatoare , pentru a transfera energia electrică pe rețeaua de distribuție de medie tensiune cu niveluri de tensiune de 10-15 kV.
Rețeaua de distribuție de medie tensiune conectează cabinele de distribuție, unde se efectuează o transformare suplimentară de la medie la joasă tensiune pentru a fi livrată în cele din urmă utilizatorului final la 400 V în sistemul trifazat sau cu o singură fază derivată din aceasta ( monofazat ), la 230 V.

Rotorul unei turbine cu gaz pentru producerea de energie electrică

Liniile pot fi deconectate prin întrerupătoare sau deconectori, pentru a permite întreținerea, situațiile de urgență sau alte scopuri legate de funcționare. Pentru a proteja integritatea instalațiilor și mașinilor, rețeaua de distribuție include sisteme de protecție la supracurent ( suprasarcină ) și la scurtcircuit la mai multe niveluri. Aceste sisteme sunt în principal siguranța , comutatorul magnetotermic . Există, de asemenea, o altă protecție numită „salvare de vieți” care are sarcina de a deschide circuitul în caz de defecțiuni la pământ, acest dispozitiv se numește comutator diferențial .

Sisteme electrice

Distribuția finală a energiei electrice către utilizatori în casele lor sau în clădirile publice pentru alimentarea diferitelor sarcini are loc prin sisteme electrice comune construite și dimensionate corespunzător în funcție de caracteristicile de alimentare electrică necesare și cu protecțiile relative de siguranță menționate mai sus.

Mașini electrice

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Mașini electrice .

Motoare

Motoare pas cu pas

Motoarele sunt mașini care transformă energia electrică în energie mecanică de obicei sub forma rotației unui arbore . Motoarele sunt împărțite în:

Generatoare

Generatoarele sunt mașini capabile să transforme energia mecanică în energie electrică. Cele mai importante sunt:

Transformatoare

Un transformator

Transformatorul este o mașină electrică statică capabilă să modifice parametrii de tensiune și curent ai unui circuit de curent alternativ . De obicei, este format din cel puțin doi solenoizi cuplați magnetic .

Mașinile care pot ridica sau reduce tensiunea folosind un singur solenoid sunt autotransformatoare .

Convertoare

Sunt dispozitive care convertesc frecvența a două rețele, precum și posibil și tensiunea.

Convertorul rotativ este o mașină rotativă învechită capabilă să transforme tensiunea și frecvența, precum și să convertească curentul continuu în curent alternativ și invers. Acesta a fost înlocuit în aproape toate scopurile cu invertoare electronice în stare solidă.

Notă

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Thesaurus BNCF 1779 · LCCN (EN) sh85041666 · GND (DE) 4014390-9 · BNF (FR) cb11950702h (dată) · NDL (EN, JA) 00.56134 milioane