Procese tranzitorii în circuite AC, legile de comutație, fenomene de rezonanță

Modurile de funcționare staționare ale circuitelor electrice sunt moduri în care parametrii din circuit sunt constanți: tensiune, curent, rezistență etc. Dacă, după atingerea unei stări de echilibru, tensiunea se modifică, se va modifica și curentul. Trecerea de la o stare de echilibru la alta nu are loc imediat, ci pe o perioadă de timp (Figura 1).

Procesele care au loc în circuite în timpul trecerii de la o stare staționară la alta se numesc tranzitorii. Tranzitorii apar la orice modificare bruscă a parametrilor circuitului. Momentul unei schimbări bruște a modului de funcționare a circuitului electric este luat drept momentul inițial de timp, în raport cu care se caracterizează starea circuitului și este descris procesul tranzitoriu în sine.

Orez. 1. Moduri care apar în circuitul AC

Durata procesului tranzitoriu poate fi foarte scurtă și poate fi calculată în fracțiuni de secundă, dar curenții și tensiunile sau alți parametri care caracterizează procesul pot atinge valori mari.Tranzitorii sunt declanșați prin comutație în circuit.

Comutația este închiderea sau deschiderea contactelor dispozitivelor de comutare. Când se analizează tranzitorii, se folosesc două legi de comutație.

Prima lege a comutației: curentul. curgerea printr-un inductor înainte de comutare este egală cu curentul prin aceeași bobină imediat după comutare. Aceste. curentul din inductor nu se poate schimba brusc.

A doua lege a comutației: tensiunea pe elementul capacitiv înainte de comutare este egală cu tensiunea pe același element după comutare. Aceste. tensiunea pe elementul capacitiv nu se poate schimba brusc. Pentru conectarea în serie a rezistenței, inductorului și condensatorului, dependențele sunt valabile

În circuitul considerat cu aceleași reacții Xl și Xc, așa-numita rezonanță de tensiune... Deoarece aceste rezistențe depind de frecvență, rezonanța are loc la o anumită frecvență de rezonanță ωо.

Rezistența totală a circuitului în acest caz este minimă și pur activă. Z = R, iar curentul are o valoare maximă. La ω ωо sarcina are caracter activ-capacitiv, cu ω >ωо — activ-inductiv.

Trebuie remarcat faptul că creșterea bruscă a curentului în circuit la rezonanță corespunde unei creșteri a Xl și Xc. Aceste tensiuni pot deveni mult mai mari decât tensiunea. U aplicat la bornele circuitului, prin urmare rezonanța tensiunii este un fenomen periculos pentru instalațiile electrice.

Curenții din ramurile elementelor de circuit conectate în paralel au o defazare corespunzătoare în raport cu tensiunea totală a circuitului.Prin urmare, curentul total al circuitului este egal cu suma curenților ramurilor sale individuale, ținând cont de schimbările de fază și este determinat de formula

Dacă reactanțele Xl și X sunt egale, într-un circuit cu conexiune paralelă a elementelor curenți de rezonanță... Curentul de rezonanță atinge valoarea maximă și factorul de putere maxim (cosφ = 1). Valoarea frecvenței de rezonanță este determinată de formulă

Curenții din ramurile care conțin L și C, la rezonanță, pot fi mai mari decât curentul total al circuitului. Curenții inductivi și capacitivi sunt opuși în fază, egali ca valoare și decalați reciproc în raport cu sursa de alimentare. Acestea.în circuit, se face schimb de energie între bobina inductivă și condensator.

Modul aproape de rezonanță al curenților este utilizat pe scară largă pentru a crește factorul de putere al consumatorilor de energie electrică. Acest lucru dă un efect economic semnificativ datorită descărcării firelor, reducerii pierderilor, economisirii de materiale și energie.