Un circuit electric este un ansamblu ce cuprinde surse, conductoare si sarcini. Schema din figura 1.1 reprezinta un circuit compus dintr-un motor M si un generator G care alimenteaza motorul prin intermediul a doua fire conductoare. Circuitul cuprinde, de asemenea, si un intrerupator I ce permite comanda circulatiei de curent. Daca intrerupatorul este deschis, curentul nu circula deoarece aerul este un bun izolant. Pentru ca sa circule curentul trebuie sa existe un sir neintrerupt de . conductoare la bornele generatorului. in figura 1.1 aceste conductoare sunt constituite de cele doua fire conductoare F1 si F2 si de conductoarele situate in interiorul motorului M intre bornele 3 si 4.
Puterea electrica reprezinta intensitatea de utilizare a energiei electrice W, altfel zis puterea electrica este energia electrica divizata la factorul timp. In mod analog energia electrica este puterea electrica inmultita cu timpul:
W = P*t (1.13)
unde: W este energia electrica [J];
Peste puterea electrica [W];
t este timpul [s].
Daca unitatea de masura a energiei in SI este joule rezulta ca 1J=lWs. Daca exprimam puterea electrica in kW si timpul in ore, energia electrica este exprimata in kWh. Kilowatt-ora nu este o unitate in SI, dar utilizam aceasta unitate pentru evaluarea consumului de energie electrica in case si uzine (1 kWh=3600000J=3,6MJ).
Circuitul reprezentat in fig.l.6a este un circuit de curent alternativ ce se compune dintr-o sursa S si o sarcina R racordata prin doua fire conductoare. Saivina consuma puterea activa P. Daca reteaua functioneaza la frecventa de 50Hz. tensiunea isi schimba polaritatea si curentul isi schimba sensul de 50 ori pe secunda. Cu toate acestea, puterea activa este dirijata in mod constant de la sursa IE saicina. Directia puterii active este data de sageata P.
Aceasta putere este transportata prin intermediul firelor
conductoare de la surse la sarcina. Interesandu-ne transferul de putere, este
de preferat (mai simplu) si trasam o singura linie intre sursa si sarcina, aceasta
linie putand reprezenta doui sau mai multe conductoare (fig.l.6b). 
in mod analog putem reprezenta transportul de putere reactiva Q intre sursa si sarcina. Sursa si sarcina sunt numite respectiv, sursa reactiva S, si sarcina reactiva C, si sageata Q se indreapta de la sursa la sarcina.
Se cunoaste ca o sarcina absoarbe simultan atat putere activa cat si reactiva. In acest caz sagetile P si Q se indreapta de la sursa catre sarcina (fig.l.8). In alte cazuri, puterile active si reactive au directii opuse indicate in fiig. 1.9. in acest caz, elementul A este sursa de putere activa si sarcina reactiva.
Poale parea surprinzator ca doua puteri pot circula in sensuri inverse in acelasi cablu, dar trebuie amintit ca o putere activa P nu este de aceeasi natura cu o putere reactiva Q astfel incat ele pot fi tratate separat.
Cea mai mare parte din sursele de putere activa sunt generatoarele de curent alternativ sau alternatoare. O mare parte dintre sarcinile active sunt reprezentate de motoarele electrice de curent alternativ ce furnizeaza o putere mecanica si din elemente rezistive ce degajeaza caldura.
O proprietate unica a puterii active este ca numai aceasta produce lucru mecanic. Prin definitie, o sarcina absoarbe o putere activa numai daca curentul este iu faza cu tensiunea. In figura 1.10 se arata diagrama fazoriala tensiune si curent pentru o sarcina si o sursa activa. Aceeasi diagrama fazoriala este valabila si pentru sursa si pentru sarcina. Puterea activa se masoara in: W, kW, MW.
Principalele surse de putere reactiva sunt generatoarele si condensatoarele. Nu este surprinzator ca un generator de curent alternativ este capabil sa furnizeze acest (gende putere, dar este neasteptat ca un element pasiv precum condensatorul, sa se poata comporta ca o sursa de putere reactiva. in electrotehnica condensatoarele sunt considerate intotdeauna surse de putere reactiva.
Cea mai mare parte a sarcinilor reactive sunt infasurarile care produc camp magnetic alternativ. Asa cum o putere activa produce un luciu mecanic, o putere reactiva produce un camp magnetic. Astfel incat toate dispozitivele care au nevoie de un camp magnetic alternativ cum sunt bobinele, motoarele, releele, electromagnetii absorb putere reactiva.
Prin definitie, o sarcina absoarbe putere reactiva daca curentul este defazat in urma tensiunii cu 90°. Figura 1.11 arata diagrama fazoriala tensiune si curent pentru o sursa si o sarcina reactiva. in mod analog diagrama fazoriala se aplica atat sursei cat si sarcinii. Puterea reactiva se masoara in: var, kvar, Mvar.
Pentru masurarea puterii active intr-un circuit utilizam un wattmetru. Acest instrument (l'ig. 1.12), are patru borne, doua pentru a masura tensiunea si doua hume pentru masurarea curentului. Bornele de tensiune si curent sunt marcate. Un
wattmetru poate fi considerat ca un voltmetru combinat cu un ampermetru in aceeasi carcasa.
Rezistenta infasurarii de tensiune trebuie sa fie de valoare mare, iar rezistenta infasurarii de curent trebuie sa fie de valoare mica. Tensiunea si curentul maximal suni intotdeauna indicati.
Fig. 1.12 indica modul de conectare al wattmetrului intr-un circuit monofazat. Daca puterea activa circula de la bornele 1, 2 (sursa) catre bornele 3, 4 (sarcina), acul indicator al wattmetrului indica sensul care trebuie. Dimpotriva daca puterea activa circula in sens invers, acul indicator se deplaseaza la stanga ceea ce face citirea imposibila. Putem masura aceasta putere daca inversam conductoarele infasurarii de tensiune.
in general, sarcinile precum un motor absorb o putere activa P si o putere reactiva Q. Consideram circuitul monofazat din figura 1.13 compus dintr-o sursa S, o sarcina C si instrumentele de masura. Presupunem ca instrumentele de masura indica:
- voltmetrul, tensiunea E [V];
- ampermetrul, curentul I [A] ,
- wattmetrul, puterea activa P [W ,
- varmetru, puterea reactiva Q [var].
Deoarece puterile P si Q sunt pozitive rezulta ca sarcina absoarbe putere activa si reactiva. in consecinta curentul I este in urma tensiunii cu unghiul 9. Putem descompune curentul in doua componente. Fie fazorii Ip si Iq care sunt respectiv
Putem calcula valorile curentilor Ip si Iq plecand de la valorile citite pe instrumente:
prin def put aparenta a circ este data
de relatia: 
unde: S este puterea aparenta [VA];
P este puterea activa [W];
Q este puterea reactiva [var].
Putem reprezenta relatia intre P, Q, S si 0 prin vectorii din figura 1.14 (triunghiul puterilor), unde Q este pozitiv. Daca Q este negativ vectorul va fi orientat in jos.
Factorul de putere al unui circuit alternativ este: FP=P/S
unde: FP este factor de putere, adimensional sau in procente; P este puterea activa [W]; S puterea aparenta [VA].
stiind ca put activa P nu poale fi superioaia puterii aparente, rezulta ca factorul de putere este subunitar (<l sau 100%). Factorul ele pulere al unei rezistente este de 100% pentru ca puterea activa esle egala cu cea aparenla. Factorul ele putere al unei bobine ideale este nul deoarece nu consuma putere activa. Factorul de putere al unui circuit este un numar care indica in procente cat din puterea aparenta este activa.
Factorul de putere ofera si alte informatii utile. Deoarece raportul:
Deci, daca se cunoaste factorul de putere al unui circuit, se cunoaste defazajul dintre tensiunea de alimentare si curentul de linie. Deoarece curentul poate fi inaintea sau in urma tensiunii, factorul de putere se poate clasifica:
-FP de intarziere, cand curentul este defazat in urma tensiunii;
-FP in avans, cand curentul este defazat inaintea tensiunii.
|
