CURENTUL ALTERNATIV

1. Curentul alternativ monofazat. Producerea curentului (tensiunii) alternativ

Principial, curentul alternativ se produce pe baza fenomenului de inducţie electromagnetică. Într-o spiră ce se roteşte şi taie liniile câmpului magnetic produs de doi poli magnetici, N şi S (fig. 1) ia naştere o tensiune electromotoare de inducţie.

Perpendiculară pe axa polilor (N-S) se consideră axa OO’ numită axa neutră. Unghiul

pe care-l formează spira cu axa neutră este ϕ−ωt .Pentru a calcula tensiunea indusă se poate pleca de la relaţia:

ue=e=−dφdt

=−2BdSdt

=−2Bd (b⋅l)dt

=−2Bv⋅dt sin φ⋅ldt (1)

2dS este variaţia secţiunii spirei traversată de liniile de câmp magnetic. Ca urmare, tensiune electromotoare indusă în spiră are valoarea:

e=2 Blvsin ϕ=2Blv sinωt=emax⋅sin ωt (2) Tensiunea este culeasă cu ajutorul celor două perii P1 şi P2 şi indicată de voltmetrul

V (fig. 1).De menţionat, că în relaţiile de mai sus ω este viteza unghiulară a spirei (sau

bobinei), iar v este viteza liniară a spirei (bobinei).În acest fel sistemul prezentat mai sus este de fapt un generator de curent alternativ

monofazat.

Fig.1. Principiul producerii tensiunii alternative

V

w

N

P2P1

S

O’O

B

T

ωt0

e,i

e

i

φ

Fenomenul prezentat este reversibil, adică, aplicând o tensiune alternativă între periile P1 şi P2 spira (bobina) descrie o mişcare de rotaţie, deci este capabilă să producă un lucru mecanic.

Partea formată din polii magnetici N şi S constituie statorul (care stă) sau inductorul (care induce câmpul), iar spira (sau bobina)constituie rotorul (care se roteşte) sau indusul (în care se induce tensiunea) maşinii respective.

2. Mărimi caracteristice ale curentului (tensiune) alternativ

În fig. 2 se prezintă variaţia tensiunii şi a curentului alternativ.

Dacă pentru tensiunea indusă se poate scrie relaţia e=emax sinωt , pentru curentul

corespunzător va rezulta i=Imax sin(ωt−ϕ ) , unde ϕ este defazajul (întârzierea) curentului faţă de tensiune.

Mărimile caracteristice ale tensiunii sau curentului alternativ (sinusoidal) sunt: a) perioada care se notează cu T şi reprezintă intervalul de timp (exprimat în

secunde), în care spira efectuează o rotaţie completă, adică timpul după care tensiunea alternativă capătă aceeaşi valoare şi acelaşi sens de creştere.b) frecvenţa . Mărimea =1/T se numeşte frecvenţă şi reprezintă numărul de perioade

cuprinse într-o secundă. Frecvenţa curentului alternativ industrial în toate ţările din Europa este de 50 Hz. În SUA şi parţial în Japonia frecvenţa este de 60 Hz.c) valoarea efectivă (eficace) are în vedere înlocuirea mărimii (tensiune sau curent)

de variaţie reală cu una fictivă, dar constantă, care în decurs de o perioadă dezvoltă aceeaşi căldură pe un rezistor de rezistenţă R, adică:

I=I max

√2 , adică valoarea efectivă este aceea maximă împărţită la √2

Fig.2. Diagrama tensiunii şi a curentului alternativ sinusoidal.