Pārejas procesi maiņstrāvas ķēdēs, komutācijas likumi, rezonanses parādības
Stacionārie elektrisko ķēžu darbības režīmi ir režīmi, kuros ķēdē ir nemainīgi parametri: spriegums, strāva, pretestība utt. Ja pēc līdzsvara stāvokļa sasniegšanas mainās spriegums, mainīsies arī strāva. Pāreja no viena līdzsvara stāvokļa uz otru nenotiek uzreiz, bet gan noteiktā laika periodā (1. attēls).
Procesus, kas notiek ķēdēs, pārejot no viena stacionāra stāvokļa uz otru, sauc par pārejošiem. Pārejas periodi rodas ar jebkādām pēkšņām ķēdes parametru izmaiņām. Par sākuma laika momentu tiek pieņemts elektriskās ķēdes darbības režīma pēkšņas maiņas brīdis, attiecībā pret kuru tiek raksturots ķēdes stāvoklis un aprakstīts pats pārejas process.
Rīsi. 1. Maiņstrāvas ķēdē sastopamie režīmi
Pārejas procesa ilgums var būt ļoti īss un to var aprēķināt sekundes daļās, bet strāvas un spriegumi vai citi procesu raksturojošie parametri var sasniegt lielas vērtības.Pārejas procesus iedarbina komutācija ķēdē.
Komutācija ir komutācijas ierīču kontaktu aizvēršana vai atvēršana. Analizējot pārejas, tiek izmantoti divi komutācijas likumi.
Pirmais komutācijas likums: strāva. plūstot caur induktors pirms pārslēgšanas, ir vienāda ar strāvu caur to pašu spoli tūlīt pēc pārslēgšanas. Šie. strāva induktorā nevar strauji mainīties.
Otrais komutācijas likums: spriegums pāri kapacitatīvajam elementam pirms pārslēgšanas ir vienāds ar spriegumu tajā pašā elementā pēc pārslēgšanas. Šie. spriegums pāri kapacitatīvajam elementam nevar strauji mainīties. Rezistora, induktora un kondensatora virknes savienojumam ir spēkā atkarības
Aplūkotajā ķēdē ar vienādām reakcijām Xl un Xc tā saucamā sprieguma rezonanse... Tā kā šīs pretestības ir atkarīgas no frekvences, tad rezonanse notiek pie noteiktas rezonanses frekvences ωо.
Ķēdes kopējā pretestība šajā gadījumā ir minimāla un tīri aktīva. Z = R, un strāvai ir maksimālā vērtība. Pie ω ωо slodzei ir aktīvs-kapacitatīvs raksturs, ar ω >ωо — aktīvi-induktīvs.
Jāatzīmē, ka straujš strāvas pieaugums ķēdē pie rezonanses atbilst Xl un Xc pieaugumam. Šie spriegumi var kļūt daudz lielāki par spriegumu. Uz ķēdes spailēm attiecas U, tāpēc sprieguma rezonanse ir elektroinstalācijām bīstama parādība.
Strāvām paralēli savienoto ķēdes elementu zaros ir atbilstoša fāzes nobīde attiecībā pret kopējo ķēdes spriegumu.Tāpēc ķēdes kopējā strāva ir vienāda ar tās atsevišķo zaru strāvu summu, ņemot vērā fāzes nobīdes, un to nosaka pēc formulas
Ja pretestības Xl un X ir vienādas, ķēdē ar paralēlu elementu savienojumu rezonanses strāvas... Rezonanses strāva sasniedz maksimālo vērtību un maksimālo jaudas koeficientu (cosφ = 1). Rezonanses frekvences vērtību nosaka pēc formulas
Strāvas zaros, kas satur L un C, rezonansē var būt lielākas par kopējo ķēdes strāvu. Induktīvās un kapacitatīvās strāvas ir pretējas fāzē, vienādas vērtības un savstarpēji nobīdītas attiecībā pret strāvas avotu. Tie.ķēdē enerģijas apmaiņa notiek starp induktīvo spoli un kondensatoru.
Strāvu tuvās rezonanses režīms tiek plaši izmantots, lai palielinātu elektroenerģijas patērētāju jaudas koeficientu. Tas dod ievērojamu ekonomisko efektu, pateicoties vadu izkraušanai, zudumu samazināšanai, materiālu un enerģijas taupīšanai.