Преходни процеси в AC вериги, закони на комутация, резонансни явления

Стационарните режими на работа на електрическите вериги са режими, при които параметрите във веригата са постоянни: напрежение, ток, съпротивление и т.н. Ако след настъпване на стационарно състояние напрежението се промени, токът също ще се промени. Преходът от едно стационарно състояние в друго не се случва незабавно, а за определен период от време (Фигура 1).

Процесите, които протичат във веригите при прехода от едно стационарно състояние в друго, се наричат ​​преходни. Преходни процеси възникват при всяка внезапна промяна в параметрите на веригата. Моментът на внезапна промяна в режима на работа на електрическата верига се приема като начален момент от времето, спрямо който се характеризира състоянието на веригата и се описва самият преходен процес.

Ориз. 1. Режими, възникващи в AC веригата

Продължителността на преходния процес може да бъде много кратка и може да бъде изчислена за части от секундата, но токовете и напреженията или други параметри, характеризиращи процеса, могат да достигнат големи стойности. Преходните процеси се задействат комутация във веригата.

Комутация е затваряне или отваряне на контактите на превключващите устройства. При анализиране на преходни процеси се използват два закона за комутация.

Първият закон за комутация: текущ. протичащ през индуктивна бобина преди превключване е равен на тока през същата намотка веднага след превключване. Тези. токът в индуктора не може да се промени рязко.

Вторият закон за комутация: напрежението в капацитивния елемент преди превключване е равно на напрежението в същия елемент след превключване. Тези. напрежението върху капацитивния елемент не може да се промени рязко. За последователно свързване на резистор, индуктор и кондензатор зависимостите са валидни

В разглежданата верига с еднакви реакции Xl и Xс така нареченият резонанс на напрежението… Тъй като тези съпротивления зависят от честотата, резонансът възниква при определена резонансна честота ωо.

Общото съпротивление на веригата в този случай е минимално и чисто активно. Z = R, а токът има максимална стойност. При ω ωо натоварването има активно-капацитивен характер, с ω >ωо — активно-индуктивен.

Трябва да се отмъсти, че рязкото увеличаване на тока във веригата при резонанс съответства на увеличаване на Xl и Xс. Тези напрежения могат да станат много по -големи от напрежението. U приложено към клемите на веригата, следователно резонансът на напрежението е явление, което е опасно за електрически инсталации.

Токовете в клоните на паралелно свързани елементи на веригата имат съответно фазово изместване по отношение на общото напрежение на веригата. Следователно общият ток на веригата е равен на сумата от токовете на отделните й клонове, като се вземат предвид фазовите отмествания и се определя по формулата

Ако реактивите Xl и X са равнис, във верига с паралелно свързване на елементи резонансни токове… Резонансният ток достига максималната си стойност и максималния коефициент на мощност (cosφ = 1). Стойността на резонансната честота се определя по формулата

Токовете в клоните, съдържащи L и C, при резонанс, могат да бъдат по -големи от общия ток на веригата. Индуктивните и капацитивните токове са фазово противоположни, равни по стойност и взаимно компенсирани по отношение на източника на захранване. Тези.във веригата се обменя енергия между индуктивната бобина и кондензатора.

Режимът, близък до резонанса на токове, се използва широко за увеличаване на коефициента на мощност на потребителите на електроенергия. Това дава значителен икономически ефект поради разтоварване на проводници, намаляване на загубите, спестяване на материали и енергия.