AC devrelerinde geçici süreçler, komütasyon yasaları, rezonans olayları

Elektrik devrelerinin durağan çalışma modları, devredeki parametrelerin sabit olduğu modlardır: voltaj, akım, direnç vb. Sabit bir duruma ulaştıktan sonra voltaj değişirse, akım da değişecektir. Bir kararlı durumdan diğerine geçiş hemen değil, belirli bir süre içinde gerçekleşir (Şekil 1).

Bir durağan durumdan diğerine geçiş sırasında devrelerde meydana gelen işlemlere geçici denir. Geçişler, devre parametrelerindeki herhangi bir ani değişiklikle meydana gelir. Elektrik devresinin çalışma modundaki ani bir değişiklik anı, devrenin durumunun karakterize edildiği ve geçici sürecin kendisinin açıklandığı ilk an olarak alınır.

Pirinç. 1. AC devresinde meydana gelen modlar

Geçici sürecin süresi çok kısa olabilir ve saniyenin kesirleri cinsinden hesaplanabilir, ancak süreci karakterize eden akımlar ve gerilimler veya diğer parametreler büyük değerlere ulaşabilir.Geçici akımlar, devredeki komütasyon tarafından tetiklenir.

Komutasyon, anahtarlama cihazlarının kontaklarının kapanması veya açılmasıdır. Geçici olayları analiz ederken, iki komütasyon yasası kullanılır.

Birinci komütasyon yasası: akım. anahtarlamadan önce bir indüktörden geçen akım, anahtarlamadan hemen sonra aynı bobinden geçen akıma eşittir. Bunlar. indüktördeki akım aniden değişemez.

İkinci komütasyon yasası: anahtarlamadan önce kapasitif eleman üzerindeki voltaj, anahtarlamadan sonra aynı eleman üzerindeki voltaja eşittir. Bunlar. kapasitif eleman üzerindeki voltaj aniden değişemez. Direnç, indüktör ve kondansatörün seri bağlantısı için bağımlılıklar geçerlidir.

Aynı Xl ve Xc reaksiyonlarına sahip ele alınan devrede, sözde voltaj rezonansı... Bu dirençler frekansa bağlı olduğundan, rezonans belirli bir rezonans frekansında ωо meydana gelir.

Bu durumda devrenin toplam direnci minimumdur ve tamamen aktiftir. Z = R ve akımın bir maksimum değeri var. ω ωо'da yük aktif-kapasitif bir karaktere sahiptir ve ω >ωо — aktif-endüktiftir.

Rezonansta devredeki akımdaki keskin artışın, Xl ve Xc'deki bir artışa karşılık geldiğine dikkat edilmelidir. Bu gerilimler gerilimden çok daha büyük olabilir. Devre terminallerine uygulanan U, bu nedenle voltaj rezonansı, elektrik tesisatları için tehlikeli olan bir olgudur.

Paralel bağlı devre elemanlarının kollarındaki akımlar, toplam devre gerilimine göre karşılık gelen bir faz kaymasına sahiptir.Bu nedenle, devrenin toplam akımı, faz kaymaları dikkate alınarak, bireysel dallarının akımlarının toplamına eşittir ve formülle belirlenir.

Xl ve X reaktansları eşitse, elemanların paralel bağlantısı olan bir devrede rezonans akımları... Rezonans akımı maksimum değerine ve maksimum güç faktörüne (cosφ = 1) ulaşır. Rezonans frekansının değeri formülle belirlenir

Rezonansta L ve C içeren dallardaki akımlar, toplam devre akımından daha büyük olabilir. Endüktif ve kapasitif akımlar fazda zıttır, değer olarak eşittir ve güç kaynağına göre karşılıklı olarak dengelenir. Bunlar devrede endüktif bobin ile kondansatör arasında enerji alışverişi yapılır.

Rezonansa yakın akım modu, elektrik tüketicilerinin güç faktörünü artırmak için yaygın olarak kullanılır. Bu, tellerin boşaltılması, kayıpların azaltılması, malzeme ve enerji tasarrufu nedeniyle önemli bir ekonomik etki sağlar.