Přechodové děje ve střídavých obvodech, komutační zákony, rezonanční jevy

Stacionární režimy provozu elektrických obvodů jsou režimy, ve kterých jsou parametry v obvodu konstantní: napětí, proud, odpor atd. Pokud se po dosažení ustáleného stavu změní napětí, změní se i proud. Přechod z jednoho ustáleného stavu do druhého nenastává okamžitě, ale po určitou dobu (obrázek 1).

Procesy, které probíhají v obvodech při přechodu z jednoho stacionárního stavu do druhého, se nazývají přechodné. Přechodové jevy se vyskytují při jakékoli náhlé změně parametrů obvodu. Okamžik náhlé změny režimu činnosti elektrického obvodu je brán jako počáteční časový okamžik, vůči kterému je charakterizován stav obvodu a popsán vlastní přechodový děj.

Rýže. 1. Režimy vyskytující se v obvodu střídavého proudu

Doba trvání přechodového procesu může být velmi krátká a lze ji vypočítat ve zlomcích sekundy, ale proudy a napětí nebo jiné parametry charakterizující proces mohou dosáhnout velkých hodnot.Přechodové jevy jsou spouštěny komutací v obvodu.

Komutace je sepnutí nebo rozepnutí kontaktů spínacích zařízení. Při analýze přechodových jevů se používají dva komutační zákony.

První zákon komutace: proud. protékající induktorem před přepnutím se rovná proudu stejnou cívkou bezprostředně po přepnutí. Tyto. proud v induktoru se nemůže náhle změnit.

Druhý zákon komutace: napětí na kapacitním prvku před přepnutím se rovná napětí na stejném prvku po přepnutí. Tyto. napětí na kapacitním prvku se nemůže náhle změnit. Pro sériové zapojení rezistoru, induktoru a kondenzátoru platí závislosti

V uvažovaném obvodu se stejnými reakcemi Xl a Xc tzv. napěťová rezonance... Protože tyto odpory závisí na frekvenci, dochází k rezonanci při určité rezonanční frekvenci ωо.

Celkový odpor obvodu je v tomto případě minimální a čistě aktivní. Z = R a proud má maximální hodnotu. Při ω ωо má zátěž aktivní-kapacitní charakter, přičemž ω >ωо — aktivní-indukční.

Je třeba poznamenat, že prudký nárůst proudu v obvodu při rezonanci odpovídá nárůstu Xl a Xc. Tato napětí mohou být mnohem větší než napětí. U na svorkách obvodu, proto je rezonance napětí jev, který je nebezpečný pro elektrické instalace.

Proudy ve větvích paralelně zapojených obvodových prvků mají odpovídající fázový posun vzhledem k celkovému obvodovému napětí.Proto je celkový proud obvodu roven součtu proudů jeho jednotlivých větví s přihlédnutím k fázovým posunům a je určen vzorcem

Pokud jsou reaktance Xl a X stejné, v obvodu s paralelním zapojením prvků rezonanční proudy... Rezonanční proud dosahuje své maximální hodnoty a maximálního účiníku (cosφ = 1). Hodnota rezonanční frekvence je určena vzorcem

Proudy ve větvích obsahujících L a C při rezonanci mohou být větší než celkový proud obvodu. Indukční a kapacitní proudy jsou ve fázi opačné, mají stejnou hodnotu a vzájemně posunuté vzhledem ke zdroji energie. Ty.v obvodu dochází k výměně energie mezi indukční cívkou a kondenzátorem.

Režim blízkých rezonanci proudů je široce používán pro zvýšení účiníku spotřebitelů elektřiny. To přináší významný ekonomický efekt díky odlehčení vodičů, snížení ztrát, úspoře materiálu a energie.