27 de gen. 2011

Les portes dels trens

Us heu fixat que quan un tren (per exemple de rodalies) arriba a l'estació i els usuaris premen el botó per obrir les portes, no totes les portes s'obren al mateix temps? Sempre hi ha unes portes que es comencen a obrir abans que les altres.

Quan el maquinista autoritza l'obertura de portes això implica que obre el pas d'aire comprimit cap a cada una de les portes, aquelles que tinguin el botó premut s'obriran. Però l'aire comprimit no es mou instantàniament, per això triga més a arribar a unes portes que a les altres.

25 de gen. 2011

Efectes mecànics dels harmònics

Avui encara parlarem una mica més sobre els harmònics.

Potser haureu vist al cinema algun pont que oscil·la fins a trencar-se. Aquestes pel·lícules estan inspirades en el pont de Tacoma, un pont que al 1940 es va ensorrar (pocs mesos després de ser acabat) a causa d'una oscil·lació, provocada pel vent, que tenia una freqüencia coincident amb la freqüència de ressonància del pont. Podeu veure una fotografia del pont oscil·lant aquí.

Quan pels cables hi passa un corrent elèctric altern també oscil·len però normalment això no es nota ja que la freqüència de 50 Hz difícilment coincideix amb la freqüència de ressonància i, a més, els cables solen estar dins de tubs o canals fixats rígidament. Però l'efecte pot ser important si els cables estan lliures (per exemple els que es passen per sobre d'un fals sostre i el corrent elèctric té harmònics (o sigui, moltes freqüències). Imaginem-nos que aquests cables són els dels llums (regulats electrònicament) d'un teatre i que passen pel sostre de la platea; se sentirà més la vibració dels cables sobre el sostre que no pas l'obra que es representa...

20 de gen. 2011

Inventar la sopa d'all

A la Universitat, de tant en tant, ens visita algú que ve a explicar-nos el seu invent. Al Departament d'Enginyeria Elèctrica és habitual que ens vingui gent que ha trobat una manera de generar electricitat... i la majoria no funcionen.

És molt típic que ens vingui algú que ha trobat la manera de generar electricitat del no res. Un exemple clàssic és el d'algú que fa pujar un objecte amb un motor i després quan l'objecte baixa el mateix motor actua com a generador. Recordo un cas en el que mentre l'objecte pujava el motor consumia 100 W i quan baixava en generava 120 W (els números són aproximats). Sembla que genera energia, no?

Fals! Cal mirar-s'ho bé. L'energia és potència per temps. L'objecte trigava un minut en pujar i mig en baixar. Per tant pujant consumia 6000 J i en baixar generava 3600 J.

Efectivament, l'energia no es genera del no res.

18 de gen. 2011

El fre dels ascensors

Fa uns dies parlàvem dels ascensors i dèiem que el contrapès i la cabina estan units per uns cables que passen per la politja unida al motor. Quan el motor està aturat, no fa cap força, per tant el costat que pesa més tendiria a caure. Per evitar-ho els ascensors porten un fre.

Quan l'ascensor arrenca, el motor es comença a moure i tot seguit s'allibera el fre. Quan s'atura el motor es para i el fre bloqueja el gir.

I si ens quedem sense subministrament elèctric? És molt convenient que el fre segueixi frenant ja que sinó l'ascensor s'embalaria fins que el costat que més pesa (cabina o contrapès, segons les circumstàncies) xoqués amb el final.

Per això els frens dels ascensors (i, en general, els de molts elements amb motor elèctric) estan frenats en situació normal (per acció d'unes molles) i cal alimentar-los elèctricament per tal que desfrenin. D'aquesta manera ens assegurem que si no hi ha alimentació elèctrica el fre manté aturat el moviment.

13 de gen. 2011

L'ascensor genera energia

En un ascensor tradicional, el contrapès i la cabina estan units per uns cables que passen per la politja unida al motor. El contrapès pesa més que la cabina buida i menys que la cabina plena. Quan l'ascensor es mou en la direcció en la que hi ha més pes, el motor el que fa és aguantar aquest pes per tal que no s'embali. Com a conseqüència, el que fa és agafar energia dels elements en moviment i retornar-la a la xarxa elèctrica; per tant genera electricitat.

Així doncs, quan la cabina puja buida o quan baixa plena l'ascensor està generant energia.

De tota manera l'energia generada no és significativa si tenim presents les pèrdues mecàniques i elèctriques que té el sistema i també l'energia necessària per a portar la cabina al punt de partida.

11 de gen. 2011

Espectre harmònic

Fa uns dies explicàvem el que eren les components harmòniques i uns dies abans havíem vist com era la forma d'ona del corrent d'un aparell electrònic, en concret d'un ordinador.

Anomenem espectre harmònic a la indicació del contingut de cada un dels harmònics. A les figures següents podem veure la forma d'ona d'una làmpada de baix consum i el seu espectre harmònic:

baix consum

harmònics baix consum