Μεταβατικές διεργασίες σε κυκλώματα AC, νόμοι μεταγωγής, φαινόμενα συντονισμού

Οι σταθεροί τρόποι λειτουργίας των ηλεκτρικών κυκλωμάτων είναι οι τρόποι στους οποίους οι παράμετροι στο κύκλωμα είναι σταθερές: τάση, ρεύμα, αντίσταση κ.λπ. Εάν, μετά την επίτευξη μιας σταθερής κατάστασης, η τάση αλλάξει, θα αλλάξει και το ρεύμα. Η μετάβαση από τη μια σταθερή κατάσταση στην άλλη δεν συμβαίνει αμέσως, αλλά σε μια χρονική περίοδο (Εικόνα 1).

Οι διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στα κυκλώματα κατά τη μετάβαση από τη μια στατική κατάσταση στην άλλη ονομάζονται μεταβατικές. Μεταβατικά συμβαίνουν με οποιαδήποτε ξαφνική αλλαγή στις παραμέτρους του κυκλώματος. Η στιγμή μιας ξαφνικής αλλαγής στον τρόπο λειτουργίας του ηλεκτρικού κυκλώματος λαμβάνεται ως η αρχική χρονική στιγμή, σε σχέση με την οποία χαρακτηρίζεται η κατάσταση του κυκλώματος και περιγράφεται η ίδια η μεταβατική διαδικασία.

Ρύζι. 1. Λειτουργίες που εμφανίζονται στο κύκλωμα AC

Η διάρκεια της μεταβατικής διαδικασίας μπορεί να είναι πολύ μικρή και μπορεί να υπολογιστεί σε κλάσματα του δευτερολέπτου, αλλά τα ρεύματα και οι τάσεις ή άλλες παράμετροι που χαρακτηρίζουν τη διαδικασία μπορούν να φτάσουν μεγάλες τιμές.Οι μεταβατικές καταστάσεις ενεργοποιούνται από την εναλλαγή στο κύκλωμα.

Η μεταγωγή είναι το κλείσιμο ή το άνοιγμα των επαφών των συσκευών μεταγωγής. Κατά την ανάλυση των μεταβατικών, χρησιμοποιούνται δύο νόμοι εναλλαγής.

Ο πρώτος νόμος της μετατροπής: τρέχων. που ρέει μέσα από έναν επαγωγέα πριν από τη μεταγωγή είναι ίσο με το ρεύμα που διέρχεται από το ίδιο πηνίο αμέσως μετά τη μεταγωγή. Αυτά τα. το ρεύμα στον επαγωγέα δεν μπορεί να αλλάξει απότομα.

Ο δεύτερος νόμος της εναλλαγής: η τάση στο χωρητικό στοιχείο πριν από τη μεταγωγή είναι ίση με την τάση στο ίδιο στοιχείο μετά τη μεταγωγή. Αυτά τα. η τάση στο χωρητικό στοιχείο δεν μπορεί να αλλάξει απότομα. Για σειριακή σύνδεση αντίστασης, πηνίου και πυκνωτή ισχύουν οι εξαρτήσεις

Στο εξεταζόμενο κύκλωμα με τις ίδιες αντιδράσεις Xl και Xc, ο λεγόμενος συντονισμός τάσης... Εφόσον αυτές οι αντιστάσεις εξαρτώνται από τη συχνότητα, ο συντονισμός εμφανίζεται σε μια ορισμένη συχνότητα συντονισμού ωο.

Η συνολική αντίσταση του κυκλώματος σε αυτή την περίπτωση είναι ελάχιστη και καθαρά ενεργή. Z = R και το ρεύμα έχει μέγιστη τιμή. Στο ω ωο το φορτίο έχει ενεργό-χωρητικό χαρακτήρα, με ω >ωο — ενεργό-επαγωγικό.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η απότομη αύξηση του ρεύματος στο κύκλωμα σε συντονισμό αντιστοιχεί σε αύξηση των Xl και Xc. Αυτές οι τάσεις μπορεί να γίνουν πολύ μεγαλύτερες από την τάση. U εφαρμόζεται στους ακροδέκτες του κυκλώματος, επομένως ο συντονισμός τάσης είναι ένα φαινόμενο που είναι επικίνδυνο για ηλεκτρικές εγκαταστάσεις.

Τα ρεύματα στους κλάδους των παράλληλα συνδεδεμένων στοιχείων κυκλώματος έχουν αντίστοιχη μετατόπιση φάσης σε σχέση με τη συνολική τάση κυκλώματος.Επομένως, το συνολικό ρεύμα του κυκλώματος είναι ίσο με το άθροισμα των ρευμάτων των επιμέρους κλάδων του, λαμβάνοντας υπόψη τις μετατοπίσεις φάσης και καθορίζεται από τον τύπο

Αν οι αντιδράσεις Xl και X είναι ίσες, σε ένα κύκλωμα με παράλληλη σύνδεση στοιχείων συντονισμένα ρεύματα... Το ρεύμα συντονισμού φτάνει τη μέγιστη τιμή του και τον μέγιστο συντελεστή ισχύος (cosφ = 1). Η τιμή της συχνότητας συντονισμού καθορίζεται από τον τύπο

Τα ρεύματα στους κλάδους που περιέχουν L και C, σε συντονισμό, μπορεί να είναι μεγαλύτερα από το συνολικό ρεύμα του κυκλώματος. Τα επαγωγικά και χωρητικά ρεύματα είναι αντίθετα σε φάση, ίσα σε τιμή και αμοιβαία μετατοπισμένα σε σχέση με την πηγή ισχύος. Αυτά στο κύκλωμα ανταλλάσσεται ενέργεια μεταξύ του επαγωγικού πηνίου και του πυκνωτή.

Η λειτουργία ρευμάτων κοντά στον συντονισμό χρησιμοποιείται ευρέως για την αύξηση του συντελεστή ισχύος των καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό δίνει σημαντικό οικονομικό αποτέλεσμα λόγω της εκφόρτωσης των συρμάτων, της μείωσης των απωλειών, της εξοικονόμησης υλικών και ενέργειας.