Prehodni procesi v izmeničnih tokokrogih, komutacijski zakoni, resonančni pojavi

Stacionarni načini delovanja električnih tokokrogov so načini, pri katerih so parametri v tokokrogu konstantni: napetost, tok, upor itd. Če se po dosegu ustaljenega stanja spremeni napetost, se spremeni tudi tok. Prehod iz enega stabilnega stanja v drugega se ne zgodi takoj, ampak čez nekaj časa (slika 1).

Procese, ki potekajo v tokokrogih med prehodom iz enega stacionarnega stanja v drugega, imenujemo prehodni. Prehodni pojavi se pojavijo pri vsaki nenadni spremembi parametrov vezja. Trenutek nenadne spremembe v načinu delovanja električnega tokokroga se vzame kot začetni trenutek časa, glede na katerega je označeno stanje tokokroga in opisan sam prehodni proces.

riž. 1. Načini, ki se pojavljajo v izmeničnem tokokrogu

Trajanje prehodnega procesa je lahko zelo kratko in se lahko izračuna v delčkih sekunde, vendar lahko tokovi in ​​napetosti ali drugi parametri, ki označujejo proces, dosežejo velike vrednosti.Prehodni pojavi se sprožijo s komutacijo v vezju.

Komutacija je zapiranje ali odpiranje kontaktov stikalnih naprav. Pri analizi prehodnih pojavov se uporabljata dva komutacijska zakona.

Prvi zakon komutacije: tok. ki teče skozi induktor pred preklopom, je enak toku skozi isto tuljavo takoj po preklopu. te. tok v induktorju se ne more nenadoma spremeniti.

Drugi zakon komutacije: napetost na kapacitivnem elementu pred preklopom je enaka napetosti na istem elementu po preklopu. te. napetost na kapacitivnem elementu se ne more nenadoma spremeniti. Za zaporedno vezavo upora, induktorja in kondenzatorja veljajo odvisnosti

V obravnavanem vezju z enakima reakcijama Xl in Xc, tako imenovana napetostna resonanca... Ker so ti upori odvisni od frekvence, se resonanca pojavi pri določeni resonančni frekvenci ωо.

Skupni upor vezja je v tem primeru minimalen in čisto aktiven. Z = R, tok pa ima največjo vrednost. Pri ω ωо ima obremenitev aktivno-kapacitivni značaj, pri ω > ωо — aktivno-induktivni.

Upoštevati je treba, da močno povečanje toka v tokokrogu pri resonanci ustreza povečanju Xl in Xc. Te napetosti lahko postanejo veliko večje od napetosti. U na sponkah vezja, zato je napetostna resonanca pojav, ki je nevaren za električne inštalacije.

Tokovi v vejah vzporedno vezanih elementov vezja imajo ustrezen fazni zamik glede na skupno napetost vezja.Zato je skupni tok vezja enak vsoti tokov njegovih posameznih vej, ob upoštevanju faznih premikov in je določen s formulo

Če sta reaktanci Xl in X enaki, v tokokrogu z vzporedno vezavo elementov resonančni tokovi ... Resonančni tok doseže največjo vrednost in največji faktor moči (cosφ = 1). Vrednost resonančne frekvence je določena s formulo

Tokovi v vejah, ki vsebujejo L in C, so pri resonanci lahko večji od skupnega toka tokokroga. Induktivni in kapacitivni tok sta fazno nasprotna, enaka po vrednosti in medsebojno zamaknjena glede na vir energije. V tokokrogu se energija izmenjuje med induktivno tuljavo in kondenzatorjem.

Način tokov blizu resonance se pogosto uporablja za povečanje faktorja moči porabnikov električne energije. To daje pomemben ekonomski učinek zaradi razbremenitve žic, zmanjšanja izgub, prihranka materiala in energije.