UNIVERSITATEA TEHNICĂ din CLUJ -NAPOCA FACULTATEA de INGINERIE ELECTRICĂ DEPARTAMENTUL de ELECTROTEHNICĂ și MĂSURĂRI BAZELE ELECTROTEHNICII - LABORATOR - LUCRAREA NR. 4 STUDIUL UNUI CIRCUIT ELECTRIC DE CURENT CONTINUU Cadru didactic, Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Student, ……………………………………………. Grupa ………………
15
Embed
BAZELE ELECTROTEHNICII - LABORATOR - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~claudiar/Bazele Electrotehnicii (BZ ETH) An I, IE... · Studiul unui circuit electric de curent continuu. 6 .
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
UNIVERSITATEA TEHNICĂ din CLUJ -NAPOCA
FACULTATEA de INGINERIE ELECTRICĂ
DEPARTAMENTUL de ELECTROTEHNICĂ și MĂSURĂRI
BAZELE ELECTROTEHNICII
- LABORATOR -
LUCRAREA NR. 4
STUDIUL UNUI CIRCUIT ELECTRIC DE
CURENT CONTINUU
Cadru didactic,
Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR
Student,
…………………………………………….
Grupa ………………
Studiul unui circuit electric de curent continuu
2
I. Considerații teoretice
1. Circuite electrice liniare de curent continuu
Se numește circuit, un ansamblu de generatoare și receptoare, cu legătură conductoare între
ele. Se numește rețea electrică, un ansamblu de circuite cu legătură electrică între ele.
Structura circuitelor se caracterizează prin analiza topologică a acestuia, adică stabilirea:
numărului de ramuri (sau laturi), numărului de noduri și numărului de ochiuri (sau bucle) ale
circuitului. În Figura 1a) este reprezentat un circuit care conține surse (E5 și E6) și rezistoare
(R1, R2, R3, R4, R5, R6). Se numește latură (sau ramură) a unui circuit o porțiune neramificată a
sa, de exemplu latura AB, latura BD, etc. Numărul de laturi ale unui circuit se notează cu l. În
cazul circuitului din Figura 1a), l=6.
a) ramificat b) neramificat
Figura 1. Circuit de curent continuu
Se numește nod al unui circuit, punctul de intersecție a cel puțin trei laturi ale circuitului. În
Figura 1a) nodurile sunt: A, B, C și D. Numărul de noduri al unui circuit se notează cu n, astfel
circuitul din Figura 1a) are n=4.
Observație: Există cazuri excepționale când circuitul este neramificat (este format dintr-o
singură latură închisă), așa cum se poate observa în Figura 1b), cazuri în care se consideră
că circuitul are o singură latură, l =1 și un singur nod, n=1 (latura închisă formează singură un
nod independent).
Se numește buclă (ochi) a unui circuit, un traseu conductor închis în acel circuit. Numărul
buclelor independente din circuit se notează cu b. În Figura 1a), pot fi considerate ochiuri
traseele: ABDA, DBCD, etc. Structura oricărei rețele electrice este complet determinată, dacă
se cunosc: numărul de laturi (l), numărul de noduri (n) și numărul buclelor independente (b).
Se numește buclă independentă acea buclă care conține cel puțin o latură necomună cu alte
bucle. Există teorema lui Euler, care ne ajută să determinăm cu exactitate numărul buclelor
independente dintr-un circuit:
b = l – n + 1 (1)
Studiul unui circuit electric de curent continuu
3
Se consideră circuitul electric de curent continuu din Figura 2. Să se analizeze topologic acest
circuit.
Figura 2. Circuit electric de curent continuu
Numărul de laturi: l=_______
Numărul de noduri: n=_______
Numărul de bucle: b=
Numărul de noduri independente: ______
Numărul de bucle independente: ____________
Circuitele electrice de curent continuu sunt formate din surse (generatoare) și rezistoare
(rezistențe) conectate în serie și/sau în paralel. Circuitele pot fi liniare (dacă sunt formate din
elemente liniare de circuit) sau neliniare (dacă au în componență unul sau mai multe elemente
neliniare). Rezistorul liniar are caracteristica curent-tensiune liniară (Figura 3a), iar rezistorul
neliniar are caracteristica curent-tensiune neliniară (Figura 3b).
a) liniară b) neliniară
Figura 3. Caracteristicile rezistoarelor
În prima parte a acestei lucrări de laborator se vor verifica pe circuitul electric liniar din
Figura 2: teorema I a lui Kirchhoff, legea lui Ohm, teorema superpoziției (suprapunerii
efectelor), teorema reciprocității și teoremele generatoarelor echivalente, în a doua
parte a acestei lucrări de laborator se vor analiza caracteristicile neliniare ale circuitului de
curent continuu din Figura 2, în care rezistorul liniar R4 va fi înlocuit succesiv cu diferite
elemente neliniare.
1.1 Teorema I a lui Kirchhoff
Teorema I a lui Kirchhoff se referă la noduri de circuit și exprimă relația de legătură dintre
curenții laturilor care converg într-un nod (q) al unui circuit (Figura 4).
Studiul unui circuit electric de curent continuu
4
Enunț: Suma algebrică a curenților laturilor adiacente unui nod (q) al unui circuit este egală
cu zero.
∑ Ik = 0 (2)
k€(q)
-unde: q = 1, 2, ..., (n-1)
Figura 4. Nod de circuit
În sumă curenții care ies din nod se consideră pozitivi, iar cei care intră în nod negativi. Sensul
pozitiv de referință se consideră cel care corespunde normalei suprafeței închise ∑, .
Dacă suprafața ∑ înconjoară nodul de circuit (Figura 4), teorema I a lui Kirchhoff, exprimată
prin relația (2) se scrie astfel:
-I1+I2+I3-I4 = 0 (3)
Observație: Într-un circuit cu n noduri, teorema I a lui Kirchhoff se aplică pentru (n–1) noduri
independente.
1.2 Legea lui Ohm
Legea lui Ohm (legea conducției electrice), stabilește relația de legătură dintre tensiunea
electrică, U la bornele unui circuit pasiv (fără surse) (Figura 5) și curentul electric, I.
Figura 5. Circuit electric pasiv
Enunț: Tensiunea electrică la bornele unui circuit pasiv de curent continuu este egală cu
produsul dintre intensitatea curentului electric și rezistența circuitului:
U=R·I (4)
- unde: I este curentul electric (intensitatea curentului electric), se măsoară în amperi, [A];
U este tensiunea electrică (căderea de tensiune la borne), se măsoară în volți, [V];
R este rezistența electrică a circuitului, se măsoară în ohmi, [Ω].
Observație: În cazul unui rezistor a cărui rezistență este constantă, dacă tensiunea crește,
intensitatea curentului va crește proporțional cu tensiunea și invers. Un astfel de rezistor care
respectă fidel legea lui Ohm se numește rezistor ohmic. Instrumentul de măsurare directă a