Siirdeprotsessid vahelduvvooluahelates, kommutatsiooniseadused, resonantsnähtused
Elektriahelate statsionaarsed töörežiimid on režiimid, milles ahela parameetrid on konstantsed: pinge, vool, takistus jne. Kui pärast püsiseisundi saavutamist pinge muutub, muutub ka vool. Üleminek ühest püsiseisundist teise ei toimu kohe, vaid teatud aja jooksul (joonis 1).
Protsesse, mis toimuvad ahelates üleminekul ühest statsionaarsest seisundist teise, nimetatakse mööduvateks. Transiendid tekivad ahela parameetrite järsu muutumise korral. Algseks ajahetkeks võetakse elektriahela töörežiimi järsu muutumise hetk, mille suhtes iseloomustatakse ahela olekut ja kirjeldatakse siirdeprotsessi ennast.
Riis. 1. Vahelduvvooluahelas esinevad režiimid
Siirdeprotsessi kestus võib olla väga lühike ja arvutatav sekundi murdosades, kuid voolud ja pinged või muud protsessi iseloomustavad parameetrid võivad ulatuda suurte väärtusteni.Siirdeid vallandab kommutatsioon ahelas.
Kommutatsioon on lülitusseadmete kontaktide sulgemine või avamine. Transientide analüüsimisel kasutatakse kahte kommutatsiooniseadust.
Esimene kommutatsiooniseadus: vool. enne lülitamist läbi induktiivpooli voolav vool on võrdne sama pooli läbiva vooluga vahetult pärast lülitamist. Need. vool induktiivpoolis ei saa järsult muutuda.
Teine kommutatsiooniseadus: pinge mahtuvuslikul elemendil enne ümberlülitamist võrdub pingega, mis on samal elemendil peale lülitamist. Need. mahtuvusliku elemendi pinge ei saa järsult muutuda. Takisti, induktiivpooli ja kondensaatori jadaühenduse puhul kehtivad sõltuvused
Vaadeldavas ahelas samade reaktsioonidega Xl ja Xc nn pingeresonants... Kuna need takistused sõltuvad sagedusest, siis tekib resonants teatud resonantssagedusel ωо.
Ahela kogutakistus on sel juhul minimaalne ja puhtalt aktiivne. Z = R ja voolul on maksimaalne väärtus. Kui ω ωо on koormus aktiivne-mahtuvuslik, ω >ωо — aktiivne-induktiivne.
Tuleb märkida, et voolu järsk tõus resonantsi ahelas vastab Xl ja Xc suurenemisele. Need pinged võivad muutuda pingest palju suuremaks. U rakendatakse vooluahela klemmidele, seetõttu on pingeresonants elektripaigaldistele ohtlik nähtus.
Paralleelühendusega vooluahela elementide harude vooludel on ahela kogupinge suhtes vastav faasinihe.Seetõttu on ahela koguvool võrdne selle üksikute harude voolude summaga, võttes arvesse faasinihkeid ja määratakse valemiga
Kui reaktantsid Xl ja X on võrdsed, siis elementide paralleelühendusega ahelas resonantsvoolud... Resonantsvool saavutab maksimaalse väärtuse ja maksimaalse võimsusteguri (cosφ = 1). Resonantssageduse väärtus määratakse valemiga
L ja C sisaldavate harude voolud võivad resonantsis olla suuremad kui vooluahela koguvool. Induktiivsed ja mahtuvuslikud voolud on faasis vastandlikud, võrdse väärtusega ja nihkes toiteallika suhtes. Need.ahelas toimub energiavahetus induktiivpooli ja kondensaatori vahel.
Elektritarbijate võimsusteguri suurendamiseks kasutatakse laialdaselt resonantsilähedast voolurežiimi. See annab märkimisväärse majandusliku efekti tänu juhtmete mahalaadimisele, kadude vähendamisele, materjalide ja energia säästmisele.