L' electrotecnia o enginyeria electrica es la part de l' enginyeria que estudia les aplicacions de l' electricitat i l' electromagnetisme en general. Es una ciencia aplicada que es basa en els coneixements de ciencies com la fisica , la quimica o les matematiques pero els utilitza des d'un punt de vista practic i funcional. L'activitat va neixer a la segona meitat del segle  xix , despres de la comercialitzacio del telegraf electric i de l'electricitat.

Aquesta disciplina s'ocupa de l'estudi i els desenvolupament de les aplicacions practiques de l'electricitat i el magnetisme per a ser utilitzades a diversos ambits de l'activitat humana, com podrien ser el domestic o la industria. A partir del coneixement teoric dels fenomens electromagnetics s'ocupa de dissenyar i construir circuits electrics, aparells electrics, maquines electriques o instal·lacions electriques. Un camp molt important de l'electrotecnia es el de la produccio, el transport, la distribucio, la transformacio i la gestio de la utilitzacio de l'energia electrica.

Historia [ modifica ]

L'electricitat es una especie de "moneda de canvi" en el camp de la conversio i l'us d'energia. L'electricitat es pot obtenir de moltes formes diferents: mecanica (muscul, hidro, vent, vapor, generadors ICE, etc., triboelectricitat, piezoelectricitat, efecte Villari, experiment Mandelstam-Papaleksi), Termica (termoparells, RTGs), quimic (bateries galvaniques, acumuladors, piles de combustible, generadors MHD), lleuger (cel·lules fotovoltaiques, nanoantenes), biologic (mioelectricitat, rajos electrics, anguila electrica), so (microfons), induccio (antenes, rectennes), l'efecte Dorn. Al mateix temps, es poden realitzar processos inversos: la conversio d'electricitat en forca mecanica (motors electrics, electroimants, magnetostriccio, bombes MHD, experiments de Galvani, electroestimulacio), calor (elements calefactors, escalfament per induccio, ences per espurna, elements Peltier), llum, radiacio UV i IR (llums incandescents, LED, tubs de rajos catodics), processos quimics (electroquimica, plasmatrons, galvanoplastia, galvanoplastia), ones sonores (capcals dinamics, emissors piezoelectrics), radiacio electromagnetica (antenes, magnetrons, llums d'ones viatgeres), electroforesis. Amb els mateixos metodes, es possible registrar diversos parametres de dispositius industrials, domestics i cientifics. Per tant, utilitzant un fenomen fisic, es possible satisfer una gran varietat de necessitats humanes. Aixo es el que va proporcionar l'us mes ampli de l'electricitat en la vida moderna, la industria i la investigacio cientifica.

L'electricitat ha estat materia d'interes cientific des de principis del segle  xvii . El primer enginyer electric va ser probablement William Gilbert qui va dissenyar el "versorium", un aparell que detectava la presencia d'objectes estaticament carregats. Ell tambe va ser el primer a marcar una clara distincio entre electricitat magnetica i estatica i se li atribueix la creacio del terme electricitat . ^[1] En 1775 l'experimentacio cientifica d' Alessandro Volta va resultar en la creacio de l' electrofor , un aparell que produia carrega electrica estatica , i pel 1800 Volta va inventar la pila voltaica , el predecessor de la bateria electrica .

Segle XIX [ modifica ]

No obstant aixo, no va ser fins al segle  xix que les investigacions dins de l'enginyeria electrica van comencar a intensificar-se. Alguns dels desenvolupaments notables en aquest segle inclouen el treball de Georg Ohm , ^[2] qui en 1827 va mesurar la relacio entre corrent electric i la diferencia de potencials en un conductor, Michael Faraday el que va descobrir la induccio electromagnetica en 1831 , i James Clerk Maxwell , qui en 1873 va publicar la teoria unificada de l'electricitat i magnetisme en el seu tractat Electricity and Magnetism . ^[3]

Durant aquests anys, l'estudi de l'electricitat era ampliament considerat com una branca de la fisica. No va ser fins a finals del segle  xix que les universitats van comencar a oferir carreres en enginyeria electrica. La Universitat Tecnica de Darmstadt va tenir la primera catedra i facultat d'enginyeria electrica en 1882. En 1883 la Universitat Tecnica de Darmstadt i la Universitat Cornell van comencar a donar els primers cursos d'enginyeria electrica, i en 1885 el University College de Londres va fundar la primera catedra d'enginyeria electrica en el Regne Unit. ^[4] La Universitat de Missouri va establir el primer departament d'enginyeria electrica als Estats Units en 1886. ^[5]

Durant aquest periode, el treball relacionat amb l'enginyeria electrica es va incrementar rapidament. En 1882, Thomas Edison va encendre la primera xarxa d'energia electrica de gran escala que proveia 110 volts de corrent continu a 59 clients en el baix Manhattan. En 1887, Nikola Tesla va omplir un nombre de patents sobre una forma de distribucio d'energia electrica coneguda com corrent altern . En els anys seguent una amarga rivalitat entre Edison i Tesla, coneguda com " La guerra dels corrents ", va prendre lloc sobre el millor metode de distribucio. Finalment, el corrent altern va substituir al corrent continu, mentre s'expandia i es millorava l'eficiencia de les xarxes de distribucio energetica. ^[6]

Els desenvolupaments mes moderns [ modifica ]

Durant el desenvolupament de la radio , molts cientifics i inventors van contribuir a la tecnologia de la radio i l'electronica. En els seus experiments de la fisica classica de 1888, Heinrich Hertz transmet ones de radio amb un transmissor d'espurna, i els va detectar mitjancant l'us de dispositius electrics senzills. El treball matematic de James Clerk Maxwell en 1850 va demostrar la possibilitat de les ones de radio, pero Hertz va ser el primer a demostrar la seva existencia. En 1895, Nikola Tesla va ser capac de detectar senyals de radio des del transmissor en el seu laboratori a la ciutat de Nova York a uns 80 quilometres de distancia, a West Point , Nova York.

En 1897, Karl Ferdinand Braun va introduir el tub de raigs catodics com a part d'un oscil·loscopi , una tecnologia que seria crucial per al desenvolupament de la televisio . John Fleming va inventar el primer tub de radi, el diode, en 1904. Dos anys mes tard, Robert von Lieben i Lee De Forest van desenvolupar independentment el tub amplificador, denominat triode . En 1895, Guglielmo Marconi van promoure l'art de metodes sense fils hertzianes. Al principi, va enviar senyals sense fils a una distancia d'una milla i mitjana. Al desembre de 1901, va enviar ones sense fils que no van ser afectades per la curvatura de la Terra. Marconi despres transmet els senyals sense fils a traves de l'Atlantic entre Poldhu, Cornualla , i Saint John's de Terranova , una distancia 3.400 quilometres. ^[7] En 1920 Albert Hull va desenvolupar el magnetro que finalment condueix al desenvolupament del forn de microones en 1946 per Percy Spencer . En 1934, l'exercit britanic va comencar a fer passos cap al radar (que tambe utilitza el magnetro) sota la direccio del Dr. Wimperis, que va culminar en l'operacio de la primera estacio de radar en Bawdsey a l'agost de 1936.

En 1941 Konrad Zuse va presentar el Z3 , el primer ordinador completament funcional i programable del mon a traves de peces electromecaniques. En 1943 Tommy Flowers va dissenyar i va construir el Colossus , primer equip completament funcional, electronic, digital i programable del mon. En 1946, l' ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) de John Presper Eckert i John Mauchly seguit, de l'inici de l'era de la computacio. El rendiment de l'aritmetica d'aquestes maquines va permetre als enginyers desenvolupar noves tecnologies completament i aconseguir nous objectius, entre ells el programa Apol·lo , que va culminar amb astronautes a la Lluna .

Un gran avanc en l'electronica completa - transistors d'estat solid [ modifica ]

La invencio del transistor a finals de 1947 per William B. Shockley , John Bardeen i Walter Brattain dels Laboratoris Bell va obrir la porta per als dispositius mes compactes i va portar al desenvolupament del circuit integrat en 1958 per Jack Kilby i de forma independent en 1959 per Robert Noyce . ^[8] A partir de 1968, Ted Hoff i un equip de la Intel Corporation va inventar el primer comercial de microprocessador, que anunciava l'ordinador personal. El Intel 4004 va ser un processador de quatre bits llancat en 1971, pero en 1973, el Intel 8080 , un processador de vuit bits, va fer possible el primer ordinador personal, el Altair 8800 . ^[9]

Arees de coneixement [ modifica ]

L'enginyeria electrica aplica coneixements de ciencies com la fisica i la matematica .

Considerant que aquesta branca de l'enginyeria resulta mes abstracta que unes altres, la formacio d'un enginyer electric requereix una base matematica que permeti l'abstraccio i enteniment dels fenomens electromagnetics.

Despres d'aquest tipus d'analisi ha estat possible comprendre aquesta branca de la fisica, mitjancant un conjunt d'equacions i lleis que governen els fenomens electrics i magnetics. Per exemple, el desenvolupament de les lleis de Maxwell permet descriure els fenomens electromagnetics i formen la base de la teoria de l'electromagnetisme. En l'estudi del corrent electric , la base teorica part de la llei d'Ohm i les lleis de Kirchhoff .

A mes es requereixen coneixements generals de mecanica i de ciencia de materials , per a la utilitzacio adequada de materials adequats per a cada aplicacio.

Un enginyer electric ha de tenir coneixements basics d'altres arees afins, perque molts problemes que es presenten en enginyeria son complexos i interdisciplinaris.

Ha de comprendre i dominar els components dels sistemes electrics de potencia.

Arees d'acompliment [ modifica ]

Generacio d'energia electrica [ modifica ]

La generacio d'electricitat es el proces de generar energia electrica a partir de fonts d'energia primaria. Per als serveis publics de la industria d'energia electrica, es l'etapa previa al seu lliurament (transmissio, distribucio, etc.) als usuaris finals o el seu emmagatzematge (utilitzant, per exemple, el metode d'emmagatzematge per bombament). Compren la seleccio, disseny i construccio d'instal·lacions.

L'electricitat no esta disponible gratuitament en la naturalesa, per la qual cosa ha de ser "produida" (es a dir, transformant altres formes d'energia en electricitat). La produccio es duu a terme en centrals electriques. L'electricitat es genera amb major frequencia en una central electrica mitjancant generadors electromecanics, impulsats principalment per motors termics alimentats per combustio o fissio nuclear , pero tambe per altres mitjans, com l'energia cinetica de l'aigua que flueix i el vent. Altres fonts d'energia inclouen energia solar fotovoltaica i energia geotermica.

Automatitzacio, control, comunicacio i instrumentacio de centrals electriques [ modifica ]

Una central electrica es una instal·lacio industrial per a la generacio d'energia electrica. Les centrals electriques generalment estan connectades a una xarxa electrica.

Una central electrica conte milers de components i equips, com a motors, bombes o valvules, que han de funcionar de manera ben coordinada. Aquesta coordinacio es realitza mitjancant sistemes d'instrumentacio i control (I&C). Aquests sistemes permeten al personal de la planta controlar l'estat de la central electrica de manera mes efectiva, identificar oportunitats per millorar l'acompliment dels equips i sistemes, i anticipar, comprendre i respondre a problemes potencials. Basicament, el proposit dels sistemes d'I&C en les centrals electriques es permetre i donar suport a la generacio d'energia segura i confiable mitjancant el control dels processos de la planta.

L'arquitectura del sistema I&C, juntament amb el personal d'operacions de la planta, actua com el " sistema nervios central " d'una central electrica.

A traves dels seus elements constitutius, tals com a equips, moduls, sensors, transmissors, motors, valvules i uns altres, el sistema d'I&C detecta els parametres de la planta, controla l'acompliment, integra informacio i fa ajustos automatics a les operacions de la central electrica segons sigui necessari. Tambe respon a falles i esdeveniments anormals, assegurant aixi una produccio d'energia eficient i seguretat. Es presta especial atencio al disseny, prova, operacio, manteniment, concessio de llicencies, operacio i modernitzacio dels sistemes d'I&C.

.Els sistemes d'automatitzacio per a plantes d'energia s'han tornat cada vegada mes sofisticats gracies a importants avancos en maquinari i programari informatics. A mes de proporcionar un major grau d'automatitzacio de la planta, aquests avancos tambe han proporcionat la capacitat de controlar mes de prop tots els processos d'una planta d'energia. Aixo, al seu torn, ha significat que les operacions de la planta es poden optimitzar contra una varietat de parametres per proporcionar una major eficiencia i una major flexibilitat.

Aquests sistemes avancats milloren el rendiment de tota la planta i, en consequencia, l'economia i la seguretat de les centrals electriques presents i futures. Els sistemes de control i mesurament digitals moderns tambe poden contribuir a la seguretat fisica i cibernetica, si es dissenyen amb la seguretat com un requisit fonamental.

Automatitzacio, control, comunicacio i instrumentacio de subestacions electriques [ modifica ]

Una subestacio es part d'un sistema de generacio, transmissio i distribucio electrica. Les subestacions transformen el voltatge d'alt a baix, o a l'inreves, o realitzen qualsevol de diverses altres funcions importants. Entre l'estacio generadora i el consumidor, l'energia electrica pot fluir a traves de diverses subestacions a diferents nivells de voltatge. Una subestacio pot incloure transformadors per canviar els nivells de voltatge entre voltatges de transmissio alts i voltatges de distribucio mes baixos, o en la interconnexio de dos voltatges de transmissio diferents.

Amb la introduccio de la tecnologia de microprocessadors, els dispositius de control i proteccio digital es van tornar mes intel·ligents. Els nous dispositius electronics intel·ligents (IED) poden recopilar i registrar informacio sobre molts parametres diferents d'un sistema, processar-los basant-se en una logica complexa en una fraccio de segon i prendre decisions sobre situacions anormals per enviar comandos de control a interruptors i disjuntors per eliminar el problema.

A mes de la seva capacitat de processament superior, els dispositius de subestacio moderns tambe poden emmagatzemar informacio en el seu emmagatzematge intern durant un cert periode i transferir aquesta informacio a aplicacions de tercers per al seu posterior estudi i analisi. Els IED ara poden enviar informacio a un usuari local o remot a traves de diferents tipus de comunicacio. Aixo brinda als operadors mes flexibilitat sobre com i quan processar la informacio per proporcionar un temps de recuperacio rapid d'una interrupcio en la subestacio.

Amb mes informacio disponible de forma remota, es van desenvolupar nous sistemes de supervisio per facilitar la tasca d'un administrador de sistemes al centre de control. Un sistema de control de supervisio i adquisicio de dades (SCADA) pot recopilar informacio de diversos IED en un sistema electric a traves de diferents metodes de comunicacio i despres controlar-los i controlar-los utilitzant diverses tecnologies de visualitzacio, fins i tot automatitzant la tasca de supervisio basada en parametres i algorismes predefinits.

S'implementa una interficie home-maquina (HMI) en cada subestacio per proporcionar als operadors les capacitats de control local que sovint son necessaries durant la configuracio, posada en servei o manteniment de la subestacio.

Transmissio d'energia electrica [ modifica ]

La transmissio d'energia electrica es el moviment massiu d'energia electrica des d'un lloc de generacio, com una planta d'energia, a una subestacio electrica. Les linies interconnectades que faciliten aquest moviment es coneixen com a xarxa de transmissio . Aixo es diferent del cablejat local entre les subestacions d'alt voltatge i els clients, que generalment es coneix com a distribucio d'energia electrica. La xarxa combinada de transmissio i distribucio es part del lliurament d'electricitat, coneguda com a xarxa electrica.

La transmissio eficient implica reduir els corrents augmentant el voltatge abans de la transmissio i disminuint-ho en una subestacio en l'extrem mes allunyat. Per a la transmissio d'energia de CA, la pujada i baixada es realitza mitjancant transformadors.

Una xarxa sincrona d'area amplia, tambe coneguda com a "interconnexio" a America del Nord, connecta directament molts generadors que subministren energia de CA amb la mateixa frequencia relativa a molts consumidors. Per exemple, hi ha quatre interconnexions principals a America del Nord (la interconnexio occidental, la interconnexio oriental, la interconnexio de Quebec i la xarxa del Consell de Confiabilitat Electrica de Texas (ERCOT)). A Europa, una gran xarxa connecta la major part d'Europa continental.

Historicament, les linies de transmissio i distribucio eren propietat de la mateixa empresa, pero a partir de la decada de 1990, molts paisos han liberalitzat la regulacio del mercat electric de formes que han portat a la separacio del negoci de transmissio d'electricitat del negoci de distribucio.

Distribucio d'energia electrica [ modifica ]

La distribucio d'energia electrica es l'etapa final en el lliurament d'energia electrica ; porta electricitat des del sistema de transmissio als consumidors individuals. Les subestacions de distribucio es connecten al sistema de transmissio i baixen la tensio de transmissio a mitja tensio entre 2 kV i 35 kV amb l'us de transformadors. Les linies de distribucio primaries porten aquesta energia de mitja tensio als transformadors de distribucio situats prop de les instal·lacions del client. Els transformadors de distribucio tornen a baixar la tensio a la tensio d'utilitzacio utilitzada per la il·luminacio, els equips industrials i els electrodomestics. Sovint, diversos clients es proveeixen des d'un transformador a traves de linies de distribucio secundaries . Els clients comercials i residencials estan connectats a les linies de distribucio secundaries a traves de caigudes de servei. Els clients que exigeixen una quantitat d'energia molt major poden connectar-se directament al nivell de distribucio principal o al subtransmissor nivell.

Tracat general de xarxes electriques. Els voltatges i carregues son tipics d'una xarxa europea.

La transicio de transmissio a distribucio ocorre en una subestacio d'energia, que te les seguents funcions:

• Els disjuntors i interruptors permeten desconnectar la subestacio de la xarxa de transport o desconnectar les linies de distribucio.
• Els transformadors redueixen els voltatges de transmissio, 35 kV o mes, fins a tensions de distribucio primaria. Aquests son circuits de mitja tensio, generalment 600-35.000 V.
• Des del transformador, l'energia va a la barra col·lectora que pot dividir l'energia de distribucio en multiples direccions. L'autobus distribueix energia a les linies de distribucio, que es distribueixen als clients.

La distribucio urbana es principalment subterrania, de vegades en conductes de serveis publics comuns. La distribucio rural es principalment sobre el sol amb pals de serveis publics, i la distribucio suburbana es una barreja. Mes a prop del client, un transformador de distribucio redueix l'energia de distribucio primaria a un circuit secundari de baix voltatge, generalment 120/240V.

Instal·lacions electriques

Una instal·lacio electrica es el conjunt de circuits electrics que te com a objectiu dotar d'energia electrica a edificis, instal·lacions, llocs publics, infraestructures, etc. Inclou els equips necessaris per assegurar el seu correcte funcionament i la connexio amb els aparells electrics corresponents.

La seva funcio principal es la transformacio de l'energia electrica en altres tipus d'energia. Son les instal·lacions antagoniques a les instal·lacions generadores.

Per a corrents molt alts en aparells electrics i per a corrents alts distribuits a traves d'un edifici, es poden usar barres col·lectores. (El terme "bus" es una contraccio del llati omnibus , que significa "per tots"). Cada conductor viu d'un sistema d'aquest tipus es una peca rigida de coure o alumini, generalment en barres planes (pero de vegades com a canonada o altres formes). Les barres col·lectores obertes mai s'usen en arees d'acces public, encara que s'usen en plantes de fabricacio i patis de distribucio de companyies electriques per obtenir el benefici del refredament per aire. Una variacio es utilitzar cables pesats, especialment quan es desitjable traslladar o "enrotllar" fases.

En aplicacions industrials, les barres conductores sovint s'assemblen previament amb ailladors en envolupants amb connexio a terra. Aquest conjunt, conegut com a conducte de bus o via de bus, es pot utilitzar per a connexions a ajuntar de gran grandaria o per portar l'alimentacio d'energia principal a un edifici. Una forma de conducte de bus conegut com a "bus endollable" s'utilitza per distribuir energia al llarg d'un edifici; esta construit per permetre la instal·lacio d'interruptors de derivacio o controladors de motor en llocs designats al llarg de l'autobus. El gran avantatge d'aquest esquema es la capacitat d'eliminar o agregar un circuit derivat sense eliminar el voltatge de tot el conducte.

Els panells electrics son caixes de connexions de facil acces que s'utilitzen per desviar i canviar els serveis electrics. El terme s'usa sovint per referir-se a panells d'interruptors o caixes de fusibles. Els codis locals poden especificar l'espai lliure fisic al voltant dels panells.

Proteccio del sistema d'energia [ modifica ]

La proteccio del sistema d'energia es una branca de l'enginyeria d'energia electrica que s'ocupa de la proteccio dels sistemes d'energia electrica contra falles a traves de la desconnexio de les parts defectuoses de la resta de la xarxa electrica. L'objectiu d'un esquema de proteccio es mantenir estable el sistema d'energia aillant solament els components que tenen falles, deixant la major part de la xarxa encara en funcionament. Per tant, els esquemes de proteccio han d'aplicar un enfocament molt pragmatic i pessimista per eliminar les falles del sistema. Els dispositius que s'utilitzen per protegir els sistemes d'energia de falles es denominen dispositius de proteccio.

Els sistemes de proteccio solen constar de cinc components:

• Transformadors de corrent i voltatge per reduir els alts voltatges i corrents del sistema d'energia electrica a nivells convenients perque els reles els manegin.
• Reles de proteccio per detectar la falla i iniciar una ordre de tret o desconnexio
• Disjuntors per obrir / tancar el sistema segons els comandos de rele i reenganxador automatic
• Bateries per proporcionar energia en cas de desconnexio d'energia en el sistema
• Canals de comunicacio per permetre l'analisi de corrent i voltatge en terminals remots d'una linia i permetre el tret remot de l'equip.

Per a parts d'un sistema de distribucio, els fusibles son capacos de detectar i desconnectar falles.

Poden ocorrer falles en cada part, com a falles d'aillament, linies de transmissio caigudes o trencades, funcionament incorrecte dels disjuntors, curtcircuits i circuits oberts. Els dispositius de proteccio s'instal·len amb l'objectiu de protegir els actius i garantir el subministrament continu d'energia.

El tauler de distribucio es una combinacio d'interruptors de desconnexio electrica, fusibles o disjuntors utilitzats per controlar, protegir i aillar equips electrics. Els interruptors son segurs per obrir-se sota corrent de carrega normal (alguns interruptors no son segurs per operar sota condicions normals o anormals), mentre que els dispositius de proteccio son segurs per obrir-se sota corrent de falla. Els equips molt importants poden tenir sistemes de proteccio completament redundants i independents, mentre que una linia de distribucio secundaria menor pot tenir una proteccio molt simple i de baix cost.

Coordinacio

La coordinacio de dispositius de proteccio es el proces de determinar el "millor ajust" de la interrupcio del corrent quan ocorren condicions electriques anormals. L'objectiu es minimitzar una interrupcio en la major mesura possible. Historicament, la coordinacio dels dispositius de proteccio es realitzava en paper de registre translucid. Els metodes moderns normalment inclouen analisis i informes detallats per ordinador.

La coordinacio de la proteccio tambe es maneja dividint el sistema d'energia en zones protectores. Si ocorregues una falla en una zona determinada, s'executaran les accions necessaries per aillar aquesta zona de tot el sistema. Les definicions de zona inclouen generadors, busos, transformadors, linies de transmissio i distribucio i motors. A mes, les zones posseeixen les seguents caracteristiques: zones superposades, les regions superposades indiquen interruptors automatics i tots els interruptors automatics en una zona determinada amb una falla s'obriran per aillar la falla. Les regions superposades es creen mitjancant dos conjunts de transformadors d'instruments i reles per a cada interruptor automatic. Estan dissenyats per a redundancia per eliminar arees desprotegides; no obstant aixo, les regions superposades estan dissenyades per romandre el mes petites possible, de manera que quan ocorre una falla en una regio de superposicio i les dues zones que abasten la falla estan aillades, el sector del sistema d'energia que es perd del servei es encara petit malgrat les dues zones. estar aillat

Manteniment electric i electromecanic [ modifica ]

El manteniment electric i electromecanic cobreix tots els aspectes de prova, control, reparacio i reemplacament d'elements de qualsevol sistema electric i mecanics associats a aquests.

Generalment realitzat per un professional autoritzat amb un coneixement complet del Codi Electric Nacional i les regulacions locals, el manteniment electric cobreix arees tan diverses com:

- Motors

- Generadors

- Transformadors.

- Altres maquines electriques

- Sistemes d'il·luminacio

- Proteccio contra sobretensions

- Linies de transmissio

- Instal·lacions electriques

Amb una major dependencia tant de la recopilacio de dades com de la maquinaria executada per programari d'ordinador, el manteniment electric es mes vital que mai. La falla d'un sol component en el sistema electric pot causar un temps d'inactivitat extens o perdua de dades.

Mercat de l'electricitat [ modifica ]

En termes economics, l'electricitat es un ben que es pot comprar, vendre i comerciar. Un mercat d'electricitat, tambe d'intercanvi d'energia o PX, es un sistema que permet compres, a traves de licitacions de compra; vendes, a traves d'ofertes de venda; i negociacio a curt termini, generalment en forma de permutes financeres o d'obligacions. Les licitacions i ofertes utilitzen principis d'oferta i demanda per fixar el preu. Les transaccions a llarg termini son contractes similars als acords de compra d'energia i generalment es consideren transaccions bilaterals privades entre contraparts.

Les transaccions a l'engros (licitacions i ofertes) d'electricitat solen ser compensades i liquidades per l'operador del mercat o una entitat independent de proposit especial a carrec exclusivament d'aquesta funcio. Els operadors del mercat no compensen les operacions, pero sovint requereixen coneixement del comerc per mantenir la generacio i l'equilibri de carrega. Els productes basics dins d'un mercat electric generalment consisteixen en dos tipus: potencia i energia. La potencia es la taxa de transferencia electrica neta mesura en un moment donat i es mesura en megavats (MW). L'energia es l'electricitat que flueix a traves d'un punt mesurat durant un periode determinat i es mesura en megavats hora (MWh).

Els mercats de productes basics relacionats amb l'energia comercialitzen la produccio neta de generacio durant diversos intervals, en general en increments de 5, 15 i 60 minuts. Els mercats de productes basics relacionats amb l'energia requerits i administrats per (i pagats per) els operadors del mercat per garantir la confiabilitat, es consideren serveis auxiliars i inclouen noms com a reserva giratoria, reserva no giratoria, reserves operatives, reserva receptiva, regulacio ascendent, regulacio descendent i capacitat instal·lada.

A mes, per a la majoria dels principals operadors, existeixen mercats per a la congestio de la transmissio i els derivats de l'electricitat, com els futurs i les opcions d'electricitat, que es negocien activament. Aquests mercats es van desenvolupar com a resultat de la reestructuracio dels sistemes d'energia electrica a tot el mon. Aquest proces s'ha desenvolupat sovint en paral·lel amb la reestructuracio dels mercats del gas natural.

Comptador

El principi basic de l'oferta no ha canviat molt amb el temps. La quantitat d'energia utilitzada per al consum domestic, i per tant, l'import que es cobra en la factura electrica, es mesura a traves d'un comptador de la llum que normalment es col·loca prop de l'entrada d'una llar, per proporcionar un facil acces al mateix.

Als clients generalment se'ls carrega una quota de servei mensual, tarifa d'acces o terme de potencia (el fix) i els carrecs addicionals basats en l'energia electrica (en kWh) consumida per la llar o negoci durant el mes. Els consumidors comercials i industrials normalment tenen esquemes de preus mes complexos. Aquests requereixen mesuradors que quantifiquen l'us d'energia en intervals de temps (tal com pot ser mitja hora) per imposar carrecs basats tant en la quantitat d'energia consumida, com en la taxa maxima de consum, es a dir, la demanda maxima, que es mesura en kilovoltampers (kVA).

Energies renovables [ modifica ]

L'energia renovable es energia util que es recol·lecta de recursos renovables, que es reposen naturalment en una escala de temps humana, incloses fonts neutrals en carboni com la llum solar, el vent, la pluja, les marees, les ones i la calor geotermica.

L'energia renovable sovint proporciona energia en quatre arees importants: generacio d'electricitat, calefaccio / refrigeracio d'aire i aigua, transport i serveis energetics rurals (fora de la xarxa)

Els recursos d'energia renovable i les oportunitats importants per a l'eficiencia energetica existeixen en amplies arees geografiques, en contrast amb altres fonts d'energia, que es concentren en un nombre limitat de paisos. El rapid desplegament de l'energia renovable i l'eficiencia energetica, i la diversificacio tecnologica de les fonts d'energia, donarien com a resultat importants beneficis economics i de seguretat energetica.

A nivell nacional, almenys 30 nacions de tot el mon ja compten amb energia renovable que contribueix amb mes del 20 per cent del subministrament d'energia. Es preveu que els mercats nacionals d'energia renovable segueixin creixent amb forca en la propera decada i mes enlla. Almenys dos paisos, Islandia i Noruega, ja generen tota la seva electricitat utilitzant energia renovable, i molts altres paisos s'han fixat l'objectiu d'aconseguir el 100% d'energia renovable en el futur. Almenys 47 nacions de tot el mon ja tenen mes del 50 per cent de l'electricitat a partir de recursos renovables. Els recursos d'energia renovable existeixen en amplies arees geografiques, en contrast amb els combustibles fossils, que es concentren en un nombre limitat de paisos. El rapid desplegament de tecnologies d'energia renovable i eficiencia energetica esta donant com a resultat una seguretat energetica significativa, mitigacio del canvi climatic i beneficis economics. En les enquestes internacionals d'opinio publica existeix un fort suport a la promocio de fonts renovables com l'energia solar i l'energia eolica.

Si ben molts projectes d'energia renovable son a gran escala, les tecnologies renovables tambe son adequades per a arees rurals i remotes i paisos en desenvolupament, on l'energia es sovint crucial per al desenvolupament huma. Ates que la majoria de les tecnologies d'energia renovable proporcionen electricitat, el desplegament d'energia renovable sovint s'aplica juntament amb una major electrificacio, la qual cosa te diversos beneficis: l'electricitat es pot convertir en calor, es pot convertir en energia mecanica amb alta eficiencia i esta net en el punt de consum. A mes, l'electrificacio amb energies renovables es mes eficient i, per tant, condueix a reduccions significatives en els requisits d'energia primaria.

Per 2040, es preveu que l'energia renovable sigui igual a la generacio d'electricitat a forca de carbo i gas natural. Diverses jurisdiccions, incloses Dinamarca, Alemanya, l'estat d'Australia del Sud i alguns estats dels EUA Han aconseguit una alta integracio de les energies renovables variables. Per exemple, en 2015 l'energia eolica va cobrir el 42% de la demanda d'electricitat a Dinamarca, el 23,2% a Portugal i el 15,5% a Uruguai. Els interconnectors permeten als paisos equilibrar els sistemes electrics en permetre la importacio i exportacio d'energia renovable. Han sorgit sistemes hibrids innovadors entre paisos i regions.

1. Energia eolica

2. Energia hidroelectrica

3. Energia solar

4. Energia geotermica

5. Energia geotermica

Hidrogen verd

Aquesta tecnologia es basa en la generacio d'hidrogen, un combustible universal, lleuger i altament reactiu, mitjancant un proces quimic conegut com a electrolisi. Aquest metode utilitza un corrent electric per separar l'hidrogen de l'oxigen en l'aigua. Si aquesta electricitat s'obte a partir de fonts renovables, produirem, per tant, energia sense emetre dioxid de carboni a l'atmosfera.

Aquesta font d'energia te els seguents avantatges:

• 100% sostenible: l'hidrogen verd no emet gasos contaminants ni durant la combustio ni durant la produccio.
• Emmagatzemable: l'hidrogen es facil d'emmagatzemar, la qual cosa permet el seu posterior us per a altres finalitats i en moments diferents als immediatament posteriors a la seva produccio.
• Versatil: l'hidrogen verd pot transformar-se en electricitat o gas sintetic i utilitzar-se per a finalitats domestiques, comercials, industrials o de mobilitat.
• Transportable: es pot barrejar amb gas natural en proporcions de fins al 20% i viatjar per les mateixes canonades i infraestructura de gas, augmentar aquest percentatge requeriria canviar diferents elements a les xarxes de gas existents per fer-les compatibles.

Eficiencia energetica [ modifica ]

L'eficiencia d'un sistema en electronica i enginyeria electrica es defineix com la produccio de potencia util dividida per la potencia electrica total consumida (una expressio fraccionaria), tipicament denotada per la lletra grega eta minuscula (η - ?τα).

Si la produccio i l'entrada d'energia s'expressen en les mateixes unitats, l'eficiencia es un nombre adimensional. Quan no es habitual o convenient representar l'energia d'entrada i sortida en les mateixes unitats, les quantitats similars a l'eficiencia tenen unitats associades. Per exemple, la taxa de calor d'una planta d'energia de combustibles fossils pot expressar-se en BTU per quilowatt-hora. L'eficacia lluminosa d'una font de llum expressa la quantitat de llum visible per a una certa quantitat de transferencia d'energia i te les unitats de lumens per watt.

L'eficiencia no ha de confondre's amb la efectivitat  : un sistema que malgasta la major part de la seva potencia d'entrada pero produeix exactament el que deu, es efectiu pero no eficient. El terme "eficiencia" nomes te sentit en referencia a aquest efecte desitjat. Una bombeta, per exemple, pot tenir un 2% d'eficiencia en l'emissio de llum i aixi i tot tenir un 98% d'eficiencia en la calefaccio d'una habitacio (en la practica, es gairebe un 100% d'eficiencia en la calefaccio d'una habitacio perque l'energia de la llum tambe es convertira eventualment en calor. a part de la petita fraccio que surt per les finestres). Un amplificador electronic que lliura 10 watts de potencia a la seva carrega (per exemple, un altaveu), mentre que consumir 20 watts d'energia d'una font d'energia es 50% eficient. (10/20 × 100 = 50%)

Eficiencia electromecanica:

Comparar el treball realitzat pels sistemes motor-generador amb les entrades d'energia per calcular l'eficiencia.

Amb la majoria de les conversions d'energia, es perd una mica d'energia en el proces, per la qual cosa els enginyers milloren l'eficiencia energetica dels sistemes electromecanics per reduir el consum d'energia. Fer que els sistemes que inclouen conversions d'energia siguin mes eficients pot ajudar a reduir el consum de combustibles fossils i reduir les emissions de gasos d'efecte hivernacle.

El rendiment, l'eficiencia i la confiabilitat significativament millorats s'ofereixen a traves del control electrodinamic intel·ligent en la transferencia de forca i potencia que beneficies a les aplicacions en tots els sectors d'enginyeria

Eficacia lluminosa

L'eficacia lluminosa es una mesura de quina tan ben una font de llum produeix llum visible. Es la relacio entre el flux lluminos i la potencia, mesura en lumens per watt en el Sistema Internacional d'Unitats (SI). Depenent del context, l'energia pot ser el flux radiant de la sortida de la font o pot ser l'energia total (energia electrica, energia quimica o unes altres) consumida per la font. el general, el sentit del terme que es preten ha d'inferir-se del context i, de vegades, no es clar. El primer sentit de vegades es denomina eficacia lluminosa de la radiacio, i el segon eficacia lluminosa d'una font o eficacia lluminosa global.

No totes les longituds d'ona de la llum son igualment visibles, o igualment efectives per estimular la visio humana, a causa de la sensibilitat espectral de l'ull huma ; la radiacio en les parts infraroja i ultraviolada de l'espectre es inutil per a la il·luminacio. L'eficacia lluminosa d'una font es el producte de quin tan be converteix l'energia en radiacio electromagnetica i quina tan ben l'ull huma detecta la radiacio emesa.

Eficiencia d'il·luminacio

Les fonts de llum artificial generalment s'avaluen en termes d'eficacia lluminosa de la font, tambe anomenada de vegades eficacia d'endoll de paret . Aquesta es la relacio entre el flux lluminos total emes per un dispositiu i la quantitat total d'energia d'entrada (electrica, etc.) que consumeix. L'eficacia lluminosa de la font es una mesura de l'eficiencia del dispositiu amb la sortida ajustada per tenir en compte la corba de resposta espectral (la funcio de lluminositat). Quan s'expressa en forma adimensional (per exemple, com una fraccio de l'eficacia lluminosa maxima possible), aquest valor pot ser anomenat eficacia lluminosa d'una font , eficiencia lluminosa global o eficiencia de la il·luminacio .

Il·luminacio artificial [ modifica ]

La il·luminacio artificial es l'us deliberat de la llum per aconseguir efectes practics o estetics, inclou l'us de fonts de llum com a llums i artefactes d'il·luminacio

Les llums del carrer s'utilitzen per il·luminar carreteres i passadissos durant la nit. Alguns fabricants estan dissenyant lluminaries led i fotovoltaiques per proporcionar una alternativa energeticament eficient a les lluminaries tradicionals del carrer. Els reflectores es poden utilitzar per il·luminar les zones de treball o els camps de joc a l'aire lliure durant les hores nocturnes. El tipus mes comu de projectors son les llums d'halur metal·lic i les de sodi d'alta pressio. Les llums de balisa estan col·locades en la interseccio de dos camins per ajudar en la navegacio.

De vegades, la il·luminacio de seguretat es pot usar al llarg de carreteres en arees urbanes o darrere de cases o instal·lacions comercials. Aquestes son llums extremadament brillants que s'usen per dissuadir el crim. Les llums de seguretat poden incloure focus i activar-se amb interruptors PIR que detecten fonts de calor en moviment en la foscor.

Les llums d'entrada es poden usar en l'exterior per il·luminar i assenyalar l'entrada a una propietat. Aquestes llums s'instal·len per motius de seguretat, proteccio i decoracio.

La il·luminacio d'accent subaquatica tambe s'utilitza per a estanys de koi, fonts, piscines i similars.

Els retols de neo s'utilitzen amb major frequencia per cridar l'atencio en lloc d'il·luminar.

Els sistemes de control d'il·luminacio redueixen l'us i el cost d'energia en ajudar a proporcionar llum solament quan i on es necessita. Els sistemes de control d'il·luminacio generalment incorporen l'us d'horaris, control d'ocupacio i control de fotocel·lules (es a dir, aprofitament de la llum del dia). Alguns sistemes tambe admeten la resposta a la demanda i atenuaran o apagaran les llums automaticament per aprofitar els incentius dels serveis publics. Els sistemes de control d'il·luminacio de vegades s'incorporen en sistemes d'automatitzacio d'edificis mes grans.

Els vehicles solen incloure fars i llums posteriors. Els fars son llums blanques o grogues selectives col·locades en la part davantera del vehicle, dissenyades per il·luminar la carretera propera i fer que el vehicle sigui mes visible. Molts fabricadors estan recorrent a els fars led com una alternativa energeticament eficient als fars tradicionals.

Els enginyers d'aquesta concentracio poden treballar en industries tals com : productes de consum i tecnologies relacionades, disseny interior / arquitectonic, comerc minorista, entreteniment / teatre, construccio i en empreses de desenvolupament i disseny de tecnologia luminica.

El seu treball inclou desenvolupar accessoris d'il·luminacio, pals i aplicacions fisiques (atencio medica, paisatge, carreteres) mes rendibles per desenvolupar il·luminacio personal nova, per dissenyar noves fonts de llum com led. Els consultors d'il·luminacio ajuden a les signatures de construccio i arquitectura a aplicar la il·luminacio en formes artistiques i estetiques, aixi com en formes d'eficiencia energetica, discretes i fins i tot que milloren la seguretat personal. A mes donen manteniment a l'enllumenat, llums, reflectores publics i creen sistemes d'il·luminacio.

Sistemes electrics de potencia especialitzats [ modifica ]

Son sistemes electrics de potencia diferents a les xarxes electriques de consum.

Sistemes electrics de potencia d'aeronaus [ modifica ]

Es una xarxa autonoma de components que generen, transmeten, distribueixen, utilitzen i emmagatzemen energia electrica.

Tots els sistemes electrics de les aeronaus tenen components amb la capacitat de generar electricitat. Depenent de l'aeronau, s'utilitzen generadors o alternadors per produir electricitat. Aquests solen ser impulsats per motor, pero tambe poden ser impulsats per una APU, un motor hidraulic o una turbina d'aire. La sortida del generador es normalment de 115-120 V / 400 HZ CA, 28 V CC o 14 V CC. L'energia del generador es pot usar sense modificacions o es pot encaminar a traves de transformadors, rectificadors o inversors per canviar el voltatge o el tipus de corrent.

La sortida del generador normalment es dirigira a un o mes busos de distribucio. Els components individuals s'alimenten des del bus amb proteccio de circuit en forma de disjuntor o fusible incorporat en el cablejat.

La sortida del generador tambe s'utilitza per carregar la (s) bateria (s) de l'aeronau. Les bateries solen ser de tipus emplomo-acid o NICAD, pero les bateries de liti son cada vegada mes comuns. S'utilitzen tant per a l'arrencada d'aeronaus com com a font d'energia d'emergencia en cas de falla del sistema de generacio o distribucio.

Solen ser sistemes de voltatge multiple que utilitzen una combinacio de busos de CA i CC per alimentar diversos components de l'aeronau. La generacio d'energia primaria es normalment CA amb una o mes Unitats Rectificadores de Transformador (TRU) proporcionant conversio a voltatge de CC per alimentar els busos de CC. La generacio de CA secundaria d'una APU generalment es proporciona per a us en terra quan els motors no estan en funcionament i per a us aeri en cas de falla d'un component. La generacio terciaria en forma de motor hidraulic o RAT tambe pot incorporar-se al sistema per proporcionar redundancia en cas de multiples falles. Els components essencials de CA i CC estan connectats a busos especifics i es prenen mesures especials per proporcionar energia a aquests busos en gairebe totes les situacions de falla. En cas que es perdi tota la generacio d'energia de CA, s'inclou un inversor estatic en el sistema perque el bus de CA essencial es pugui alimentar amb les bateries de l'aeronau.

Sistemes electrics de potencia de vehicles terrestres [ modifica ]

Son xarxes autonomes de components que generen, transmeten, distribueixen, utilitzen i emmagatzemen energia electrica.

Els vehicles de propulsio electrica avancada, com els vehicles hibrids-electrics, els vehicles electrics hibrids endollables, els vehicles electrics de cel·la de combustible i els vehicles electrics de bateria requereixen electronica de potencia i maquines electriques per funcionar.

Inversor principal

Els inversors i convertidors de potencia s'utilitzen per invertir el corrent continu (CC) del paquet de bateries HV en corrent altern (CA) per als motors que impulsen el vehicle per la carretera; tambe converteixen CA en CC per carregar la bateria HV. Amb un tren motriu electric, l'inversor controla el motor electric d'una manera alguna cosa equivalent a com la Unitat de Control del Motor (ECU) d'un vehicle amb motor de combustio interna de gas o diesel determina el comportament de conduccio del vehicle; tambe captura l'energia cinetica alliberada a traves del frenat regeneratiu i la retroalimenta a la bateria. Com a resultat, l'autonomia del vehicle esta directament relacionada amb l'eficiencia de l'inversor principal.

Convertidors CC / CC

Els diversos components electronics d'un automobil o camio requereixen diferents nivells de voltatge. El requisit mes basic per a la conversio CC / CC es alimentar les carregues tradicionals de 12 V. Quan esta funcionant un vehicle amb motor de combustio estandard, un alternador connectat al motor proporciona l'energia per a totes les carregues electriques i tambe recarrega la bateria. El motor de combustio interna en els HEV pot estar apagat durant periodes perllongats de temps, per la qual cosa no es pot confiar en un alternador per proporcionar energia a les carregues auxiliars. Un convertidor CC / CC carrega la bateria de 12 V del bus HV, eliminant aixi l'alternador de 14 V.

Gestio de la bateria

Per alimentar els motors electrics, els paquets de bateries grans es componen de centenars de cel·les instal·lades en el vehicle i que produeixen aproximadament 400 V de potencia. Els paquets de bateries es gestionen i supervisen mitjancant un sistema de gestio de bateries (BMS) i es carreguen mitjancant un modul convertidor AC / DC integrat, amb voltatges que van des de sistemes monofasics de 110 V a trifasics de 380 V.

El sistema de gestio de la bateria es un element clau en l'arquitectura general d'HEV i EV. No solament pot estendre la vida util de la bateria, sino que tambe pot estendre el rang possible del vehicle. L'estat de salut (SoH), l'estat de carrega (SoC) i la profunditat de descarrega (DoD) de la bateria es controlen constantment. A mesura que les cel·les de la bateria envelleixen, la capacitat de les cel·les individuals canvia i impacta negativament en la capacitat total de la bateria. Afortunadament, els circuits de supervisio de la cel·la permeten l'equilibri de la cel·la durant la carrega i descarrega. Si ben el sistema d'energia del vehicle veu el paquet de bateries com una unica font d'alt voltatge, el sistema de control de la bateria ha de considerar la condicio de cada bateria de forma independent. Si una bateria en una pila te una capacitat lleugerament menor que les altres bateries, despres, la seva SoC es desviara gradualment de la resta de les bateries durant multiples cicles de carrega i descarrega. Quantes mes cel·les tingui un paquet en serie, major sera la possible diferencia en l'estat de carrega, la impedancia i la capacitat que afectin al subministrament d'energia del paquet.

Un sistema de proteccio i administracio de la bateria a bord controla l'estat de la bateria durant la carrega i descarrega per permetre la major durada possible de la bateria. Els dispositius de control de bateria integren tots els components necessaris per al mesurament de voltatge i corrent, aillament de senyal i control de seguretat. Ates que la majoria dels paquets de bateries EV i HEV ara son formulacions de ions de liti, la proteccio i el control de la bateria son una necessitat. Als voltatges operatius mes alts experimentats en els vehicles electrics, la sobretensio pot ser catastrofica.

Sistemes electrics de potencia de vaixells [ modifica ]

L'energia a bord es genera utilitzant un motor primari i un alternador que treballen junts. Per a aixo s'utilitza a bord un generador de corrent altern. El generador funciona segons el principi que quan varia un camp magnetic al voltant d'un conductor, s'indueix un corrent en el conductor.

El generador consta d'un conjunt fix de conductors enrotllats en bobines sobre un nucli de ferro. Aixo es coneix com estator. Un imant giratori anomenat rotor gira dins d'aquest estator produint un camp magnetic. Aquest camp travessa el conductor, generant un EMF induit o forca electromagnetica quan l'entrada mecanica fa que el rotor giri.

Tauler d'interruptors principal que es un recinte metal·lic que pren l'energia del generador diesel i la subministra a diferents maquinaries.

Barres col·lectores que actua com a portador i permet la transferencia de carrega d'un punt a un altre. Els disjuntors que actuen com un interruptor i en condicions insegures es poden disparar per evitar avaries i accidents. Fusibles com a dispositiu de seguretat per a maquinaria.

Transformadors per pujar o baixar el voltatge. Quan es va a subministrar subministrament al sistema d'il·luminacio, s'utilitza un transformador reductor en el sistema de distribucio.

En un sistema de distribucio d'energia, el voltatge al que funciona el sistema sol ser de 440 volts.

Hi ha algunes instal·lacions grans on el voltatge es tan alt com 6600v.

L'energia se subministra a traves de disjuntors a maquinaria auxiliar gran a alt voltatge.Per a subministraments mes petits s'utilitzen fusibles i disjuntors en miniatura.

El sistema de distribucio es de tres cables i pot tenir aillament neutre o connexio a terra.

El sistema aillat es mes preferit en comparacio del sistema connectat a terra perque durant una falla a terra es pot perdre maquinaria essencial, com el mecanisme d'adreca.

Estacions de carrega [ modifica ]

Una estacio de carrega, tambe anomenat punt de recarrega electrica i equip de subministrament de vehicle electric, es una maquina que els subministraments d'energia electrica a la carrega plug-in electrica vehicles, inclosos automobils, vehicles electrics del veinat, camions, autobusos i uns altres.

Alguns vehicles electrics tenen convertidors a bord que es connecten a una presa de corrent estandard o una presa de corrent de major voltatge. Uns altres usen estacions de carrega personalitzades.

Les estacions de carrega proporcionen connectors que compleixen amb una varietat d'estandards. Per a una carrega rapida de corrent continu comu, els carregadors estan equipats amb diversos adaptadors, com el sistema de carrega combinat (CCS), CHAdeMO i carrega rapida de CA.

Les estacions de carrega publiques es troben tipicament al costat del carrer o en centres comercials minoristes, instal·lacions governamentals i arees d'estacionament.

Corrent altern (CA)

Les estacions de carrega de CA connecten els circuits de carrega a bord del vehicle directament al subministrament de CA.

• Nivell 1 de CA : es connecta directament a una presa de corrent residencial estandard de 120 V a l'America del Nord; capac de subministrar 12-16 A (1,4-1,92 kW) depenent de la capacitat d'un circuit dedicat.
• Nivell 2 de CA : utilitza energia residencial de 240 V o comercial de 208 V per subministrar entre 6 i 80 A (1,4-19,2 kW). Proporciona un augment significatiu de la velocitat de carrega pel que fa a la carrega de nivell 1.

Corrent continu (CC)

Comunament anomenada de forma incorrecta Carrega de nivell 3, la carrega rapida de CC es classifica per separat. En la carrega rapida de CC, l'energia de la xarxa passa a traves d'un inversor de CA / CC abans d'arribar a la bateria del vehicle, sense passar pels circuits de carrega integrats.

• Nivell 1 de CC: subministra un maxim de 80 kW a 50-1000 V.
• Nivell de CC 2: Subministra un maxim de 400 kW a 50-1000 V.

Els primers dispositius electronics d'alta potencia van ser les valvules d'arc de mercuri. En els sistemes moderns, la conversio es realitza amb dispositius de commutacio de semiconductors com a diodes, tiristors i transistors de potencia com el MOSFET de potencia i l'IGBT. A diferencia dels sistemes electronics relacionats amb la transmissio i el processament de senyals i dades, en l'electronica de potencia es processen quantitats substancials d'energia electrica. Un convertidor de CA / CC (rectificador) es el dispositiu d'electronica de potencia mes tipic que es troba en molts dispositius electronics de consum, per exemple, televisors, ordinadors personals, carregadors de bateries, etc. El rang de potencia sol ser de desenes de watts a diversos centenars de watts. En la industria, una aplicacio comuna es el variador de velocitat (VSD) que s'utilitza per controlar un motor d'induccio. El rang de potencia dels VSD comenca des d'uns pocs centenars de watts i acaba en desenes de megavats.

Els sistemes de conversio de potencia es poden classificar segons el tipus de potencia d'entrada i sortida

• CA a CC (rectificador)
• DC a AC (inversor)
• CC a CC (convertidor CC a CC)
• CA a CA (convertidor de CA a CA)

Disseny i desenvolupament de maquines electriques [ modifica ]

La maquina electrica es un terme general per a maquines que utilitzen les forces electromagnetiques, tals com a motors electrics, generadors electrics, transformadors, i uns altres.

El flux magnetic en totes les maquines electriques te un paper important en la conversio o transferencia d'energia. Camp o debanament magnetitzant de rotacio.Les maquines produeixen el flux mentre que el debanament de l'induit subministra energia electrica o energia mecanica. En el cas dels transformadors, l'ala primaria proveeix la demanda d'energia del secundari.

El disseny basic d'una maquina electrica implica el dimensionament del circuit magnetic,circuit electric, sistema d'aillament, etc., i es realitza aplicant equacions analitiques. Un dissenyador generalment s'enfronta a una serie de problemes pels quals pugues no haver-hi un.solucio, pero moltes solucions.

Un disseny ha d'assegurar que els productes funcionin d'acord amb els requisits de major eficiencia, menor pes de material per a la sortida desitjada, menor augment de temperatura i menor cost. Tambe han de ser fiables i duradors.

Factors a tenir en compte en el disseny de maquines electriques:

Els components basics de tots els aparells electromagnetics son el camp i els debanaments de l'induit suportat per dielectric o aillament, sistema de refrigeracio i peces mecaniques. Per tant, els factors a considerar en el disseny son:

1.Circuit magnetic o ruta de flux: ha d'establir la quantitat requerida de flux. Les perdues del nucli haurien de ser menors.

2. Circuit electric o debanaments: ha d'assegurar-se que s'indueixi la fem requerida sense complexitat en la disposicio de bobinatge. Les perdues de coure haurien de ser menors.

3.Aillament: Ha de garantir una separacio sense problemes de les peces de la maquina que operen en potencial diferent i confinar el corrent en els camins prescrits.

4. Sistema de refrigeracio o ventilacio: ha d'assegurar-se que la maquina funcioni en el temperatura especificada.

5. Parts de la maquina: Han de ser robustes.

Vegeu tambe [ modifica ]

• Tensio electrica
• Energia solar

Referencies [ modifica ]

Bibliografia [ modifica ]

• Lambourne , Robert J. A.. Cambridge University Press. Relativity, Gravitation and Cosmology , 2010. ISBN 978-0-521-13138-4 .  
• Martinsen , Orjan G.; Grimnes , Sverre. Academic Press. Bioimpedance and Bioelectricity Basics , 2011. ISBN 978-0-08-056880-5 .  
• Severs , Jeffrey; Leise , Christopher. Lexington Books. Pynchon's Against the Day: A Corrupted Pilgrim's Guide , 2011. ISBN 978-1-61149-065-7 .  

En altres projectes de Wikimedia :
	Commons