Forbigående prosesser i AC-kretser, kommuteringslover, resonansfenomener

Stasjonære driftsmoduser for elektriske kretser er moduser der parametrene i kretsen er konstante: spenning, strøm, motstand, etc. Hvis spenningen endres etter å ha nådd en stabil tilstand, vil strømmen også endre seg. Overgangen fra en steady state til en annen skjer ikke umiddelbart, men over en periode (Figur 1).

Prosessene som foregår i kretsene under overgangen fra en stasjonær tilstand til en annen kalles transient. Transienter oppstår med enhver plutselig endring i kretsparametere. Øyeblikket for en plutselig endring i driftsmodusen til den elektriske kretsen tas som det første øyeblikket av tid, i forhold til hvilken tilstanden til kretsen er karakterisert og selve transientprosessen er beskrevet.

Ris. 1. Modi som forekommer i AC-kretsen

Varigheten av den forbigående prosessen kan være svært kort og kan beregnes i brøkdeler av et sekund, men strømmene og spenningene eller andre parametere som karakteriserer prosessen kan nå store verdier.Transienter utløses av kommutering i kretsen.

Kommutering er lukking eller åpning av kontaktene til bryterenheter. Ved analyse av transienter brukes to kommuteringslover.

Den første loven om kommutering: gjeldende. som strømmer gjennom en induktor før veksling er lik strømmen gjennom den samme spolen umiddelbart etter veksling. Disse. strømmen i induktoren kan ikke endres brått.

Den andre kommuteringsloven: spenningen over det kapasitive elementet før veksling er lik spenningen over det samme elementet etter veksling. Disse. spenningen over det kapasitive elementet kan ikke endres brått. For seriekobling av motstand, induktor og kondensator er avhengighetene gyldige

I den betraktede kretsen med de samme reaksjonene Xl og Xc, den såkalte spenningsresonansen... Siden disse motstandene avhenger av frekvensen, oppstår resonansen ved en viss resonansfrekvens ωо.

Den totale motstanden til kretsen i dette tilfellet er minimal og rent aktiv. Z = R, og strømmen har en maksimal verdi. Ved ω ωо har lasten en aktiv-kapasitiv karakter, med ω >ωо — aktiv-induktiv.

Det skal bemerkes at den kraftige økningen i strøm i kretsen ved resonans tilsvarer en økning i Xl og Xc. Disse spenningene kan bli mye større enn spenningen. U påført kretsklemmene, derfor er spenningsresonans et fenomen som er farlig for elektriske installasjoner.

Strømmene i grenene til parallellkoblede kretselementer har en tilsvarende faseforskyvning i forhold til den totale kretsspenningen.Derfor er den totale strømmen til kretsen lik summen av strømmene til dens individuelle grener, tatt i betraktning faseskiftene og bestemmes av formelen

Hvis reaktansene Xl og X er like, i en krets med parallellkobling av elementene resonansstrømmer... Resonansstrømmen når sin maksimale verdi og maksimal effektfaktor (cosφ = 1). Verdien av resonansfrekvensen bestemmes av formelen

Strømmene i grenene som inneholder L og C, ved resonans, kan være større enn den totale kretsstrømmen. Induktive og kapasitive strømmer er motsatte i fase, like i verdi og gjensidig forskjøvet i forhold til strømkilden. Disse.i kretsen utveksles energi mellom den induktive spolen og kondensatoren.

Nær-resonansmodusen til strømmer er mye brukt for å øke effektfaktoren til strømforbrukere. Dette gir en betydelig økonomisk effekt på grunn av lossing av ledninger, reduksjon av tap, sparing av materialer og energi.