กระบวนการชั่วคราวในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ กฎการเปลี่ยนรูป ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์

โหมดการทำงานแบบอยู่กับที่ของวงจรไฟฟ้าคือโหมดที่พารามิเตอร์ในวงจรคงที่: แรงดัน กระแส ความต้านทาน ฯลฯ หากเมื่อถึงสภาวะคงที่แล้ว แรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง กระแสไฟฟ้าก็จะเปลี่ยนไปด้วย การเปลี่ยนจากสถานะคงที่หนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งไม่ได้เกิดขึ้นทันที แต่เกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่ง (รูปที่ 1)

กระบวนการที่เกิดขึ้นในวงจรระหว่างการเปลี่ยนจากสถานะหยุดนิ่งหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งเรียกว่า ชั่วคราว ภาวะชั่วคราวเกิดขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของพารามิเตอร์วงจร ช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในโหมดการทำงานของวงจรไฟฟ้าถือเป็นช่วงเวลาเริ่มต้นซึ่งสัมพันธ์กับลักษณะสถานะของวงจรและอธิบายกระบวนการชั่วคราว

ข้าว. 1. โหมดที่เกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

ระยะเวลาของกระบวนการชั่วคราวอาจสั้นมากและสามารถคำนวณได้ในเศษเสี้ยวของวินาที แต่กระแสและแรงดันหรือพารามิเตอร์อื่น ๆ ที่แสดงลักษณะของกระบวนการสามารถมีค่ามากได้ภาวะชั่วคราวถูกกระตุ้นโดยการแลกเปลี่ยนในวงจร

การสับเปลี่ยนคือการปิดหรือเปิดหน้าสัมผัสของอุปกรณ์สวิตชิ่ง เมื่อวิเคราะห์ทรานเซียนท์ จะใช้กฎการสลับสองข้อ

กฎข้อที่หนึ่งของการแลกเปลี่ยน: ปัจจุบัน ที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำก่อนสวิตช์เท่ากับกระแสที่ผ่านขดลวดเดียวกันทันทีหลังสวิตช์ เหล่านี้. กระแสในตัวเหนี่ยวนำไม่สามารถเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันได้

กฎข้อที่สองของการสลับ: แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมองค์ประกอบตัวเก็บประจุก่อนการสลับจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมองค์ประกอบเดียวกันหลังจากเปลี่ยน เหล่านี้. แรงดันไฟฟ้าทั่วองค์ประกอบ capacitive ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ทันที สำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวต้านทาน ตัวเหนี่ยวนำ และตัวเก็บประจุ การขึ้นต่อกันนั้นถูกต้อง

ในวงจรที่พิจารณาด้วยปฏิกิริยาเดียวกัน Xl และ Xc สิ่งที่เรียกว่าเรโซแนนซ์ของแรงดัน... เนื่องจากความต้านทานเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความถี่ การสั่นพ้องจึงเกิดขึ้นที่ความถี่เรโซแนนซ์ที่แน่นอน ωо

ความต้านทานรวมของวงจรในกรณีนี้มีค่าน้อยที่สุดและทำงานอย่างหมดจด Z = R และกระแสมีค่าสูงสุด ที่ ω ωо โหลดมีอักขระแบบแอคทีฟ-คาปาซิทีฟ โดยที่ ω >ωо — แอคทีฟ-อินดักทีฟ

ควรสังเกตว่ากระแสที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในวงจรที่เสียงสะท้อนนั้นสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของ Xl และ Xc ความเครียดเหล่านี้อาจมีขนาดใหญ่กว่าแรงดันไฟฟ้ามาก U นำไปใช้กับขั้วของวงจร ดังนั้นเรโซแนนซ์ของแรงดันไฟฟ้าจึงเป็นปรากฏการณ์ที่เป็นอันตรายต่อการติดตั้งระบบไฟฟ้า

กระแสในสาขาขององค์ประกอบวงจรที่เชื่อมต่อแบบขนานมีการเลื่อนเฟสที่สอดคล้องกันตามแรงดันไฟฟ้าวงจรทั้งหมดดังนั้นกระแสรวมของวงจรจะเท่ากับผลรวมของกระแสของแต่ละสาขาโดยคำนึงถึงการเปลี่ยนเฟสและกำหนดโดยสูตร

หากค่ารีแอกแตนซ์ Xl และ X เท่ากัน ในวงจรที่มีการเชื่อมต่อแบบขนานขององค์ประกอบ กระแสเรโซแนนซ์... กระแสเรโซแนนซ์ถึงค่าสูงสุดและตัวประกอบกำลังสูงสุด (cosφ = 1) ค่าของความถี่เรโซแนนซ์ถูกกำหนดโดยสูตร

กระแสในสาขาที่มี L และ C ที่เรโซแนนซ์อาจมากกว่ากระแสรวมของวงจร กระแสอุปนัยและตัวเก็บประจุอยู่ตรงข้ามกันในเฟส มีค่าเท่ากันและหักล้างกันตามแหล่งพลังงาน เหล่านี้ในวงจร พลังงานจะถูกแลกเปลี่ยนระหว่างขดลวดเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ

โหมดกระแสที่ใกล้เคียงกับการสั่นพ้องถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อเพิ่มตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของผู้ใช้ไฟฟ้า สิ่งนี้ให้ผลทางเศรษฐกิจที่สำคัญเนื่องจากการขนถ่ายสายไฟ การลดการสูญเสีย การประหยัดวัสดุและพลังงาน