Guia Completa de Conceptes Clau en Electricitat i Circuits Elèctrics

Circuit Elèctric: Conceptes Fonamentals

Un circuit elèctric és un conjunt d’elements units de tal forma que permeten el pas del corrent elèctric.

Components Essencials d'un Circuit

• Generador: Proporciona l'energia elèctrica.
• Material conductor: Transporta el corrent elèctric.
• Receptors: Transformen l'energia elèctrica en altres formes d'energia (llum, calor, moviment, etc.).

El Corrent Elèctric: Flux de Càrregues

El corrent elèctric és el flux o moviment de càrregues elèctriques a través d'un cable o qualsevol material conductor.

El corrent elèctric que arriba a les nostres llars és de tipus altern.

Tipus de Corrent Elèctric

• Corrent continu (CC): Flux constant de càrregues elèctriques cap a una única direcció.
• Corrent altern (CA): El seu flux canvia de sentit periòdicament. Això implica que el generador del corrent canvia periòdicament de polaritat, permetent transportar electricitat a llargues distàncies amb menys pèrdues.

L'Efecte Joule: Generació de Calor

L'Efecte Joule és el fenomen d'escalfament que experimenten els conductors elèctrics, ja que el moviment dels electrons es transforma en energia tèrmica (calor) a causa de la resistència del material.

Centrals Elèctriques i la Producció d'Energia

Una central elèctrica produeix energia, transformant energia mecànica en elèctrica.

Tipus de Centrals Elèctriques

• Central de base: Subministra energia de manera contínua per cobrir la demanda constant.
• Central de punta: Cobreix les demandes d'energia en hores punta, quan el consum és més elevat.
• Central de reserva: Substitueix totalment o parcialment la producció d'altres centrals en cas d'avaria o manteniment.
• Central de bombament: Central hidroelèctrica que aprofita l'energia elèctrica sobrant en hores vall (de baixa demanda) per bombar aigua a un embassament superior, i generar electricitat posteriorment en hores de més demanda.

Nivells de Tensió Elèctrica

• Alta Tensió (AT): De 50 kV a 300 kV.
• Molt Alta Tensió (MAT): De 300 kV a 800 kV.
• Ultra Alta Tensió (UAT): Més de 800 kV.

Connexions Elèctriques: Estrella i Triangle

• Connexió en estrella (Y): S'utilitza quan la tensió de la xarxa coincideix amb la tensió més gran a la qual pot funcionar un motor. En aquesta configuració, els bobinats reben una tensió √3 vegades menor que la tensió de la xarxa.
• Connexió en triangle (Δ): S'utilitza en arrencada directa, especialment quan la tensió de la xarxa elèctrica coincideix amb la tensió més petita de les dues a les quals pot funcionar un motor.

Dispositius Clau en Electricitat

• Generador: Transforma energia mecànica en elèctrica.
• Motor: Transforma energia elèctrica en mecànica.
• Transformador: Transforma l'energia elèctrica d'entrada amb unes magnituds determinades (tensió, corrent) en una altra amb magnituds diferents, mantenint la freqüència.
• Sistema monofàsic: Utilitza 1 font de potència.
• Sistema trifàsic: Utilitza 3 fonts de potència i té una capacitat de potència superior, sovint fins a 300 kW o més.

El Quadre Elèctric: Protecció i Control

Components del Quadre Elèctric

• Comptador: Mesura el consum d'energia elèctrica de la instal·lació.
• ICP (Interruptor de Control de Potència): Salta automàticament quan es consumeix més energia de la potència contractada, evitant sobrecàrregues.
• IGA (Interruptor General Automàtic): Engega i apaga la instal·lació elèctrica general de l'habitatge o edifici.
• Protector de sobretensions: Regula i desvia les sobretensions transitòries o permanents per protegir els aparells elèctrics.
• Interruptor diferencial: Element de seguretat que detecta petites fugues de corrent a terra, protegint les persones contra electrocucions.
• PIA (Petits Interruptors Automàtics): Protegeixen els circuits elèctrics individuals de sobrecàrregues i curtcircuits.

Motors Elèctrics: Síncrons i Asíncrons

• Motor síncron: Funciona amb corrent altern, amb una velocitat de gir constant que depèn directament de la freqüència de la tensió de la xarxa elèctrica.
• Motor asíncron: També funciona amb corrent altern, però el rotor gira a una velocitat lleugerament diferent de la del camp magnètic giratori de l'estator (lliscament).

Parts Principals d'un Motor Elèctric

• Estator: És la part immòbil del motor que conté els bobinats que creen el camp magnètic giratori. Està format per una carcassa i un nucli.
• Rotor: És la part giratòria del motor, que està sotmesa al camp magnètic de l'estator i produeix el moviment.
• Escombretes: Components que introdueixen el corrent elèctric al bobinatge del rotor en motors de corrent continu o alguns de corrent altern.
• Bobinatge: Conjunt de fils conductors enrotllats que, en ser travessats per un corrent elèctric, creen un camp magnètic dins la màquina i generen força electromotriu en girar.

Unitats de Mesura Elèctrica

• I = Intensitat (Amperes, A)
• R = Resistència (Ohms, Ω)
• P = Potència (Watts, W)
• S = Secció (metres quadrats, m² o mil·límetres quadrats, mm²)
• Q = Energia (Joules, J)

Fórmules Elèctriques Fonamentals

• Q = I² × R × t (Energia = Intensitat al quadrat × Resistència × temps)
• I = V / R (Llei d'Ohm: Intensitat = Tensió / Resistència)
• P = V × I (Potència = Tensió × Intensitat)
• R = ρ × L / S (Resistència = Resistivitat × Longitud / Secció, on ρ és la resistivitat del material)

Riscos i Efectes de l'Electricitat en Persones

• Parada cardíaca
• Fibril·lació ventricular
• Contracció muscular involuntària
• Asfíxia
• Cremades