Prof. univ. dr. ing.

BAZELE ELECTROTEHNICII

VOL. I

EDIŢIA a II-a

revazuta si completata

ACADEMIA NAVALĂ "MIRCEA CEL BĂTRÂN"

CONSTANŢA

Prefata

Manualul de fata este dedicat studentilor din cadrul Academiei Navale "Mircea cel Batrân", specializarea Electromecanica, a caror programa analitica prevede disciplina "Bazele Electrotehnicii" si reprezinta o versiune îmbunatatita a manualului cu acelasi titlu, editat în anul 1995. În mod selectiv, acesta poate fi utilizat si de studentii de la specializarea Exploatari Portuare, care studiaza disciplina "Electrotehnica Generala".

Problema dificila care a stat în fata autorului a constatat în cuprinderea chestiunilor de baza ale domeniului într-un numar de cursuri relativ limitat, astfel încât sa poata fi asigurata o baza de studiu temeinica pentru numarul important de discipline de profil electric care se studiaza în continuare, pornind de la fundamentele teoretice ale Electrotehnicii, respectiv teoria câmpului electromagnetic si teoria circuitelor electrice.

Pentru o buna întelegere a fenomenelor abordate, capitolul 2 a fost dedicat axiomaticii disciplinei , respectiv prezentarii principalelor legi si teoreme ale Electrotehnicii, adâncirea studiului acestora la nivelul necesar fiind facuta în cadrul regimurilor electromagnetice corespunzatoare; tratarea acestor regimuri facând obiectul capitolelor de la 3 la 14, inclusiv 12212h73m .

În cele 15 capitole ale manualului se acopera principalele elemente teoretice necesare pregatirii ingineresti a specialistilor cu profil electromecanic, un accent deosebit fiind pus pe interpretarea fizica a fenomenelor care sunt în spatele formulelor. Dezvoltarea unor chestiuni legate, de exemplu, de analiza câmpului electromagnetic sau de metode speciale de rezolvare a problemelor de circuite sau de câmp, va face obiectul unui al doilea manual, care va avea ca obiectiv tratarea unor chestiuni speciale de Electrotehnica si care, împreuna cu prezentul manual, va fi dedicat studentilor de la specializarea Electrotehnica..

În cadrul versiunii de fata autorul a pus un accent deosebit pe întelegerea fenomenelor fizice, în scopul de a-l ajuta pe viitorul specialist sa înteleaga mai bine problemele tratate, dar si pentru o mai usoara asimilare a disciplinelor de profil electric si electronic din anii urmatori.

CUPRINS

Prefata

CAPITOLUL 1.

OBIECTUL CURSULUI

Introducere

Obiectul si importanta cursului

Istoric

Teorii ale fenomenelor electromagnetice

Marimi de stare ale corpurilor si ale câmpului electromagnetic

CAPITOLUL 2.

LEGILE GENERALE, LEGILE DE MATERIAL, PRINCIPALELE TEOREME ALE FENOMENELOR ELECTROMAGNETICE

Legi generale si de material. Regimuri electromagnetice. Medii    electromagnetice

Legea fluxului electric

Legea polarizatiei electrice temporare

Legea legaturii dintre D,E si P

Legea fluxului magnetic

Legea magnetizatiei temporare

Legea legaturii dintre B,H si M

Legea conductiei electrice (Legea lui Ohm)

Legea transformarii energiei în conductoare parcurse de curent electric de conductie (legea lui Joule-Lenz)

Legea electrolizei (legea lui Faraday)

Legea conservarii sarcinii electrice

Legea inductiei electromagnetice

Legea circuitului magnetic

Principalele teoreme ale fenomenelor electromagnetice

Teoreme specifice regimului electrostatic

Teoreme specifice regimului electrocinetic stationar (si cvasistationar)

Teoreme specifice regimului stationar (si cvasistationar) al câmpului magnetic

CAPITOLUL 3.

REGIMUL ELECTROSTATIC

Definire, caracterizare, legi si teoreme specifice

Câmpul electrostatic. Potentialul electrostatic coulombian

Polarizarea dielectricilor

Capacitate electrica. Condensatoare electrice. Calculul capacitatii unui condensator

Energie si forte în câmpul electrostatic

Metode    de calcul ale Electrostaticii

CAPITOLUL 4.

REGIMUL ELECTROCINETIC STAŢIONAR

(REGIMUL CIRCUITELOR DE CURENT CONTINUU)

Definitie, caracterizare, legi si teoreme specifice

Curentul continuu. Sens de circulatie fizic si conventional. T.e.m. imprimate. Surse ideale de tensiune si curent

Elemente de topologie ale circuitelor electrice. Circuitul simplu de curent continuu. Asocierea sensurilor de referinta pentru tensiuni, curenti si t.e.m.

Teoreme si metode utilizate pentru rezolvarea circuitelor de curent continuu

Teoremele lui Kirchhoff

Metoda teoremelor lui Kirchhoff

Teorema conservarii puterilor

Teorema transferului maxim de putere pe la borne

Teorema rezistentelor echivalente

Metoda suprapunerii efectelor (metoda superpozitiei)

Teoremele generatoarelor echivalente de tensiune (Thevenin-Helmholtz) si de curent (Norton)

Metode de transfigurare stea-triunghi si triunghi-stea

Metoda curentilor de ochiuri (ciclici)

Metoda potentialelor de noduri

Alte metode (teoreme): teorema reciprocitatii, teorema compensatiei

Circuite neliniare de curent continuu

CAPITOLUL 5.

CÂMPUL MAGNETIC STAŢIONAR sI CVASISTAŢIONAR. INTERACŢIUNI ELECTRODINAMICE ÎNTRE CIRCUITE. CIRCUITE MAGNETICE

Câmpul magnetic. Producere, caracterizare, efecte

Forta electrodinamica (forta lui Ampere)

Calcului intensitatii câmpului magnetic produs de circuite electrice

Câmpul magnetic în interiorul corpurilor magnetizate. Circuite magnetice   

Inductivitati proprii si mutuale. Calculul inductivitatilor

Energie si forte în câmpul magnetic

CAPITOLUL 6.

ECUAŢIILE LUI MAXWELL. PROPAGAREA CÂMPULUI ELECTROMAGNETIC

Concluzii cu privire la aplicarea legilor generale si de material. Legatura dintre fenomenele electrice si magnetice

Ecuatiile lui Maxwell în vid ( si în spatiul liber)

Producerea si propagarea câmpului electromagnetic

Teorema energiei electromagnetice. Vectorul lui Poynting-Umov

Transmiterea energiei electromagnetice prin conductoare

Volumul II

CAPITOLUL 7.

REGIMUL PERMANENT SINUSOIDAL. CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV SINUSOIDAL MONOFAZAT

Caracterizare. Legi si teoreme specifice. Elemente ideale de circuit. Surse ideale

Caracterizarea marimilor sinusoidale. Studiul circuitelor de curent alternativ sinusoidal prin metoda directa

Caracterizarea circuitelor liniare în curent alternativ sinusoidal

Puteri în regim permanent sinusoidal. Factorul de putere si ameliorarea acestuia

Reprezentarea în complex a ecuatiilor circuitelor de curent alternativ sinusoidal    liniare

Caracterizarea circuitelor simple de curent alternativ sinusoidal în complex

Ecuatia laturii de circuit în curent alternativ sinusoidal

Teoreme si metode de rezolvare a circuitelor de curent alternativ    sinusoidal

Teoremele    lui Kirchhoff

Metoda teoremelor lui Kirchhoff

Teorema conservarii puterilor

Teorema transferului maxim de putere pe la borne

Teoremele impedantelor echivalente

Metoda suprapunerii efectelor

Metodele    de transfigurare stea-triunghi si triunghi-stea

Metodele generatoarelor de tensiune si de curent echivalente

Metoda curentilor de ochiuri

Metoda potentialelor de noduri

Alte metode (teoreme): teorema reciprocitatii, teorema compensatiei

Fenomenul de rezonanta electrica. Rezonanta de tensiuni si rezonanta de curenti

CAPITOLUL 8.

REŢELE DE CURENT ALTERNATIV SINUSOIDAL TRIFAZATE

Sisteme electrice trifazate. Caracterizare. Conexiunile sistemelor trifazate

Producerea sistemului trifazat de t.e.m. Câmpul magnetic învârtitor

Rezolvarea retelelor de curent alternativ trifazate

Rezolvarea retelelor trifazate simetrice si echilibrate

Rezolvarea retelelor trifazate simetrice dezechilibrate

Puteri în retele trifazate

CAPITOLUL 9.

CUADRIPOLI sI FILTRE ELECTRICE

Cuadripoli electrici. Caracterizare. Ecuatiile cuadripolilor

Impedante de intrare, impedante caracteristice, impedante imagini. Adaptare

Conexiunile cuadripolilor. Lant de cuadripoli

Filtre electrice

CAPITOLUL 10.

REGIMUL PERMANENT NESINUSOIDAL AL CIRCUITELOR ELECTRICE LINIARE (REGIMUL DEFORMANT)

Caracterizare. Surse de armonici

Analiza armonica a circuitelor în regim permanent nesinusoidal

CAPITOLUL 11.

CIRCUITE NELINIARE ÎN REGIM PERMANENT SINUSOIDAL

Circuite neliniare cu elemente redresoare

Bobina cu miez de fier

Condensatorul cu pierderi

CAPITOLUL 12.

CIRCUITE ELECTRICE ÎN REGIM TRANZITORIU

Regimul tranzitoriu al circuitelor liniare

Metode de rezolvare a circuitelor liniare în regim tranzitoriu

Metoda directa a rezolvarii ecuatiilor integro-diferentiale

Metoda analizei spectrale (transformata Fourier)

Metoda raspunsului tranzitoriu (integrala Duhamel)

Metoda operationala (transformata Laplace)

CAPITOLUL 13.

PĂTRUNDEREA CÂMPULUI ELECTROMAGNETIC ÎN CONDUCTOARE MASIVE sI EFECTELE ACESTEIA

Ecuatiile câmpului electromagnetic în conductoare masive

Patrunderea câmpului electromagnetic în conductoare masive ; adâncimea de patrundere

Pierderi în fier prin curenti turbionari (Foucault)

Efectul pelicular

CAPITOLUL 14.   

RADIAŢIA UNDELOR ELECTROMAGNETICE

Radiatorul elementar de tip dipol

Ecuatiile undelor de câmp electric si magnetic

Analiza    conditiei de propagare a undelor

Analiza ecuatiilor celor doua tipuri de antene

CAPITOLUL 15.   

SCURTĂ INTRODUCERE ÎN COMPATIBILITATEA ELECTROMAGNETICĂ

Definitie. Concepte utilizate

Scopul domeniului

Norme si standarde

Interferente    electromagnetice perturbatoare

Compatibilizarea electromagnetica a echipamentelor electrice si/sau electronice