Proses transien di sirkuit AC, hukum pergantian, fenomena resonansi

Mode stasioner dari rangkaian listrik adalah mode di mana parameter dalam rangkaian adalah konstan: tegangan, arus, resistansi, dll. Jika setelah mencapai kondisi tunak, tegangan berubah, arus juga akan berubah. Transisi dari satu keadaan tunak ke keadaan mapan lainnya tidak terjadi secara langsung, tetapi selama periode waktu tertentu (Gambar 1).

Proses yang terjadi di sirkuit selama transisi dari satu keadaan stasioner ke keadaan lain disebut transien. Transien terjadi dengan perubahan tiba-tiba dalam parameter sirkuit. Momen perubahan tiba-tiba dalam mode operasi rangkaian listrik diambil sebagai momen awal waktu, relatif terhadap keadaan rangkaian yang dicirikan dan proses transien itu sendiri dijelaskan.

Beras. 1. Mode yang terjadi di sirkuit AC

Durasi proses transien bisa sangat singkat dan dapat dihitung dalam sepersekian detik, tetapi arus dan tegangan atau parameter lain yang mencirikan proses dapat mencapai nilai yang besar.Transien dipicu oleh pergantian di sirkuit.

Pergantian adalah penutupan atau pembukaan kontak perangkat switching. Saat menganalisis transien, dua hukum pergantian digunakan.

Hukum pergantian pertama: arus. mengalir melalui induktor sebelum beralih sama dengan arus melalui koil yang sama segera setelah beralih. Ini. arus dalam induktor tidak dapat berubah secara tiba-tiba.

Hukum pergantian kedua: tegangan melintasi elemen kapasitif sebelum beralih sama dengan tegangan melintasi elemen yang sama setelah beralih. Ini. tegangan melintasi elemen kapasitif tidak dapat berubah secara tiba-tiba. Untuk koneksi seri resistor, induktor dan kapasitor, dependensinya valid

Di sirkuit yang dipertimbangkan dengan reaksi yang sama Xl dan Xc, yang disebut resonansi tegangan... Karena resistansi ini bergantung pada frekuensi, resonansi terjadi pada frekuensi resonansi tertentu ωо.

Resistansi total rangkaian dalam hal ini minimal dan murni aktif. Z = R, dan arus memiliki nilai maksimum. Pada ω ωо beban memiliki karakter kapasitif aktif, dengan ω >ωо — aktif-induktif.

Perlu dicatat bahwa peningkatan tajam arus dalam rangkaian pada resonansi sesuai dengan peningkatan Xl dan Xc. Tekanan ini bisa menjadi jauh lebih besar dari tegangan. U diterapkan pada terminal sirkuit, oleh karena itu resonansi tegangan merupakan fenomena yang berbahaya bagi instalasi listrik.

Arus di cabang elemen rangkaian yang terhubung paralel memiliki pergeseran fasa yang sesuai sehubungan dengan tegangan rangkaian total.Oleh karena itu, arus total rangkaian sama dengan jumlah arus masing-masing cabangnya, dengan mempertimbangkan pergeseran fasa dan ditentukan dengan rumus

Jika reaktansi Xl dan X sama, dalam rangkaian dengan koneksi paralel elemen arus resonansi... Arus resonansi mencapai nilai maksimum dan faktor daya maksimum (cosφ = 1). Nilai frekuensi resonansi ditentukan oleh rumus

Arus di cabang yang mengandung L dan C, pada resonansi, bisa lebih besar dari total arus rangkaian. Arus induktif dan kapasitif berlawanan fase, nilainya sama dan saling mengimbangi sehubungan dengan sumber daya. Ini di sirkuit, energi dipertukarkan antara kumparan induktif dan kapasitor.

Mode arus resonansi dekat banyak digunakan untuk meningkatkan faktor daya konsumen listrik. Ini memberikan efek ekonomi yang signifikan karena pembongkaran kabel, pengurangan kerugian, penghematan bahan dan energi.