Voorbijgaande processen in wisselstroomcircuits, commutatiewetten, resonantieverschijnselen
Stationaire werkingsmodi van elektrische circuits zijn modi waarin de parameters in het circuit constant zijn: spanning, stroom, weerstand, enz. Als na het bereiken van een stationaire toestand de spanning verandert, verandert ook de stroom. De overgang van de ene stationaire toestand naar de andere vindt niet onmiddellijk plaats, maar over een bepaalde periode (Figuur 1).
De processen die in de circuits plaatsvinden tijdens de overgang van de ene stationaire toestand naar de andere, worden voorbijgaand genoemd. Transiënten treden op bij elke plotselinge verandering in circuitparameters. Het moment van een plotselinge verandering in de werkingsmodus van het elektrische circuit wordt genomen als het eerste moment van de tijd, ten opzichte waarvan de toestand van het circuit wordt gekarakteriseerd en het voorbijgaande proces zelf wordt beschreven.
Rijst. 1. Modi die voorkomen in het AC-circuit
De duur van het transiënte proces kan erg kort zijn en kan in fracties van een seconde worden berekend, maar de stromen en spanningen of andere parameters die kenmerkend zijn voor het proces kunnen grote waarden bereiken.Transiënten worden veroorzaakt door commutatie in het circuit.
Commutatie is het sluiten of openen van de contacten van schakelapparaten. Bij het analyseren van transiënten worden twee commutatiewetten gebruikt.
De eerste afkoopwet: stroom. stromen door een inductor vóór het schakelen is gelijk aan de stroom door dezelfde spoel onmiddellijk na het schakelen. Deze. de stroom in de inductor kan niet abrupt veranderen.
De tweede commutatiewet: de spanning over het capacitieve element vóór het schakelen is gelijk aan de spanning over hetzelfde element na het schakelen. Deze. de spanning over het capacitieve element kan niet abrupt veranderen. Voor serieschakeling van weerstand, inductor en condensator gelden de afhankelijkheden
In de beschouwde schakeling met dezelfde reacties Xl en Xc, de zogenaamde spanningsresonantie... Aangezien deze weerstanden afhankelijk zijn van de frequentie, treedt de resonantie op bij een bepaalde resonantiefrequentie ωо.
De totale weerstand van het circuit is in dit geval minimaal en puur actief. Z = R, en de stroom heeft een maximale waarde. Bij ω ωо heeft de belasting een actief-capacitief karakter, met ω >ωо — actief-inductief.
Opgemerkt moet worden dat de sterke toename van de stroom in het circuit bij resonantie overeenkomt met een toename van Xl en Xc. Deze spanningen kunnen veel groter worden dan de spanning. U toegepast op de circuitterminals, daarom is spanningsresonantie een fenomeen dat gevaarlijk is voor elektrische installaties.
De stromen in de takken van parallel geschakelde schakelelementen hebben een overeenkomstige faseverschuiving ten opzichte van de totale schakelspanning.Daarom is de totale stroom van het circuit gelijk aan de som van de stromen van zijn individuele takken, rekening houdend met de faseverschuivingen en wordt bepaald door de formule
Als de reactanties Xl en X gelijk zijn, in een circuit met parallelle verbinding van elementen resonantiestromen... De resonantiestroom bereikt zijn maximale waarde en de maximale arbeidsfactor (cosφ = 1). De waarde van de resonantiefrequentie wordt bepaald door de formule
De stromen in de takken die L en C bevatten, kunnen bij resonantie groter zijn dan de totale circuitstroom. Inductieve en capacitieve stromen zijn tegengesteld in fase, gelijk in waarde en onderling verschoven ten opzichte van de stroombron. Deze.in het circuit wordt energie uitgewisseld tussen de inductieve spoel en de condensator.
De bijna-resonantiemodus van stromen wordt veel gebruikt om de arbeidsfactor van elektriciteitsverbruikers te verhogen. Dit geeft een aanzienlijk economisch effect door het ontladen van draden, vermindering van verliezen, besparing van materialen en energie.