Enginyeria Elèctrica

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure.
Saltar a la navegació Saltar a la cerca
Seccionadors d'una estació transformadora d'alta tensió.

L’electrotècnica és una disciplina tècnica aplicada a l’ús de l’ electricitat . Més específicament, l'enginyeria elèctrica es refereix a la producció , transmissió i distribució d'energia elèctrica , " corrents forts i de baixa freqüència " [1], distingint-se de l' electrònica que és " la tècnica dels corrents de baixa i alta freqüència ". Com a objecte d’ensenyament i estudi, s’emmarca en les disciplines d’ enginyeria tècnica.

Nascut a finals del segle XVIII amb la teoria dels circuits , el 1800 sovint es considera convencionalment com l'any de naixement de l' enginyeria elèctrica, l'any en què Alessandro Volta comunica al president de la Royal Society Joseph Banks la construcció de la primera electricitat bateria : la bateria Volta . De fet, representa la primera font d’energia elèctrica de la història capaç de subministrar quantitats apreciables d’energia elèctrica per a aplicacions útils. Per a la primera aplicació útil de la cèl·lula elèctrica, però, cal esperar fins al 1837 , any en què Charles Wheatstone va crear el primer telègraf elèctric.

Història

Fins al segle XIX es pensava que l’electricitat era un fluid que podia ser positiu o negatiu: més tard, gràcies als descobriments fonamentals de Hertz , Helmholtz , Maxwell , Heaviside , Alessandro Volta i molts altres, es va resumir una comprensió més completa del fenomen. en les equacions de Maxwell que prediuen de manera completa i precisa el comportament de les càrregues elèctriques ( electrons i protons que difereixen pel signe de la seva càrrega elèctrica ) i del camp electromagnètic que generen.

En resum, van començar a aparèixer una sèrie d’aplicacions comercials d’electricitat: motors elèctrics, telègraf , telèfon , ràdio , alimentació de bombetes , etc. Així, a principis del segle XX es va crear una nova ciència aplicada que s’ocupava de dissenyar aquest tipus d’equips, precisament l’enginyeria elèctrica.

Entre els nombrosos científics, enginyers i inventors que van contribuir a l’evolució de l’enginyeria elèctrica, podem recordar: Galileo Ferraris , Antonio Pacinotti , Werner von Siemens , Nikola Tesla , Thomas Alva Edison , George Westinghouse .

Actualment, l’enginyeria elèctrica s’ocupa principalment de la producció, transmissió i ús d’ electricitat , és a dir, el disseny de màquines elèctriques ( motors , generadors, transformadors ), línies de transmissió i distribució , dispositius que utilitzen electricitat.

La teoria de circuits tracta els problemes clàssics de l’enginyeria elèctrica des d’un punt de vista estrictament axiomàtic; l'electrònica (que tradicionalment tracta de senyals de baixa potència) se superposen en algunes àrees que abans eren exclusives de l'enginyeria elèctrica, per exemple el control de motors elèctrics amb dispositius semiconductors .

Principis teòrics

Diagrama de la llei d' Ohm

Els principis i les lleis subjacents a l’enginyeria elèctrica són:

Quantitats elèctriques

Les principals quantitats físiques utilitzades en enginyeria elèctrica són:

Icona de la lupa mgx2.svg El mateix tema en detall: Mesures elèctriques i circuit elèctric .

Producció, transmissió i distribució d'electricitat

Línia de distribució elèctrica de mitjana tensió

Un important sector de l’enginyeria elèctrica es refereix a la producció, transmissió i distribució d’energia elèctrica al lloc d’ús.

L’electricitat es produeix mitjançant generadors de centrals elèctriques , que normalment i per diversos motius es troben allunyats dels llocs de consum.

Les línies de transmissió són un conjunt heterogeni de sistemes que transfereixen energia des dels llocs de producció a les estacions de transformació i finalment a les plantes usuàries. Es diferencien essencialment segons el nivell de tensió de les línies d' alta, mitjana i baixa tensió .
Les línies d’alta tensió són les anomenades línies de transmissió d’electricitat o línies elèctriques , que permeten la transferència de potències de milions de watts amb tensions de fins a 400 kV, entre plantes de producció i estacions de transformació . En aquests, la transformació d’alta a mitjana tensió es realitza, mitjançant màquines elèctriques anomenades transformadors , per transferir l’energia elèctrica a la xarxa de distribució de mitjana tensió amb nivells de tensió de 10-15 kV.
La xarxa de distribució de mitja tensió connecta les cabines de distribució, on es realitza una nova transformació de mitjana a baixa tensió per poder finalment lliurar-se a l’usuari final a 400 V en el sistema trifàsic , o amb només una fase derivada d’aquest ( monofàsic ), a 230 V.

El impulsor d’una turbina de gas per a la producció d’electricitat

Les línies es poden desconnectar mitjançant interruptors o seccionadors, per permetre manteniments, emergències o altres propòsits relacionats amb el funcionament. Per salvaguardar la integritat de plantes i màquines, la xarxa de distribució inclou sistemes de protecció contra sobrecorrent ( sobrecàrrega ) i curtcircuit a diversos nivells. Aquests sistemes són principalment el fusible , l’ interruptor magnetotèrmic . També hi ha una altra protecció anomenada "salvament" que té la tasca d'obrir el circuit en cas de fallades a terra, aquest dispositiu s'anomena interruptor diferencial .

Sistemes elèctrics

La distribució final d’electricitat als usuaris a les seves llars o edificis públics per alimentar les diverses càrregues es fa a través de sistemes elèctrics comuns adequadament construïts i dimensionats segons les característiques de subministrament elèctric requerides i amb les proteccions de seguretat relatives esmentades anteriorment.

Cotxes elèctrics

Icona de la lupa mgx2.svg El mateix tema en detall: Cotxes elèctrics .

Motors

Motors pas a pas

Els motors són màquines que transformen l’ energia elèctrica en energia mecànica generalment en forma de rotació d’un eix . Els motors es divideixen en:

Generadors

Els generadors són màquines capaces de convertir energia mecànica en energia elèctrica. Els més importants són:

Transformadors

Un transformador

El transformador és una màquina elèctrica estàtica capaç de modificar els paràmetres de tensió i corrent d’un circuit de corrent altern. Normalment consta d'almenys dos solenoides acoblats magnèticament.

Les màquines que poden augmentar o baixar la tensió mitjançant un sol solenoide són autotransformadors .

Convertidors

Són dispositius que converteixen la freqüència de dues xarxes i possiblement també la tensió.

El convertidor rotatiu és una màquina rotativa obsoleta capaç de transformar la tensió i la freqüència, així com convertir el corrent continu en corrent altern i viceversa. S'ha substituït per a gairebé tots els efectes per inversors electrònics d'estat sòlid.

Nota

Articles relacionats

Altres projectes

Enllaços externs

Control de l'autoritat Thesaurus BNCF 1779 · LCCN (EN) sh85041666 · GND (DE) 4014390-9 · BNF (FR) cb11950702h (data) · NDL (EN, JA) 00,56134 milions