Прелазни процеси у колима наизменичне струје, закони комутације, резонантне појаве

Стационарни режими рада електричних кола су режими у којима су параметри у колу константни: напон, струја, отпор итд. Ако се након постизања стабилног стања напон промени, промениће се и струја. Прелазак из једног стабилног стања у друго се не дешава одмах, већ током одређеног временског периода (слика 1).

Процеси који се одвијају у колима при преласку из једног стационарног стања у друго називају се пролазни. Транзијенти се јављају са било којом изненадном променом параметара кола. Као почетни тренутак времена узима се тренутак нагле промене начина рада електричног кола, у односу на који се карактерише стање кола и описује сам прелазни процес.

Пиринач. 1. Режими који се јављају у колу наизменичне струје

Трајање прелазног процеса може бити веома кратко и може се израчунати у делићима секунде, али струје и напони или други параметри који карактеришу процес могу достићи велике вредности.Транзијенти се покрећу комутацијом у колу.

Комутација је затварање или отварање контаката склопних уређаја. Приликом анализе прелазних појава користе се два закона комутације.

Први закон комутације: струја. која протиче кроз индуктор пре укључивања једнака је струји кроз исти калем непосредно после пребацивања. Ове. струја у индуктору се не може нагло променити.

Други закон комутације: напон на капацитивном елементу пре пребацивања једнак је напону на истом елементу после комутације. Ове. напон на капацитивном елементу не може се нагло променити. За серијски спој отпорника, индуктора и кондензатора важе зависности

У разматраном колу са истим реакцијама Ксл и Ксц, такозвана напонска резонанца... Пошто ови отпори зависе од фреквенције, резонанција се јавља на одређеној резонантној фреквенцији ωо.

Укупан отпор кола у овом случају је минималан и чисто активан. З = Р, а струја има максималну вредност. При ω ωо оптерећење има активно-капацитивни карактер, са ω >ωо — активно-индуктивно.

Треба напоменути да нагло повећање струје у колу у резонанцији одговара повећању Ксл и Ксц. Ови напони могу постати много већи од напона. У примењен на стезаљке кола, стога је резонанција напона појава која је опасна за електричне инсталације.

Струје у гранама паралелно повезаних елемената кола имају одговарајући фазни помак у односу на укупан напон кола.Дакле, укупна струја кола је једнака збиру струја његових појединачних грана, узимајући у обзир фазне помаке и одређена је формулом

Ако су реактансе Ксл и Кс једнаке, у колу са паралелним повезивањем елемената резонантне струје... Резонантна струја достиже своју максималну вредност и максимални фактор снаге (цосφ = 1). Вредност резонантне фреквенције одређује се формулом

Струје у гранама које садрже Л и Ц, у резонанцији, могу бити веће од укупне струје кола. Индуктивна и капацитивна струја су супротне по фази, једнаке по вредности и међусобно померене у односу на извор напајања. Ови.у колу енергија се размењује између индуктивног намотаја и кондензатора.

Режим струја близак резонанцији се широко користи за повећање фактора снаге потрошача електричне енергије. Ово даје значајан економски ефекат због растерећења жица, смањења губитака, уштеде материјала и енергије.