Quá trình quá độ trong mạch điện xoay chiều, định luật biến đổi, hiện tượng cộng hưởng
Chế độ hoạt động tĩnh của mạch điện là chế độ trong đó các tham số trong mạch không đổi: điện áp, dòng điện, điện trở, v.v. Nếu sau khi đạt trạng thái ổn định, điện áp thay đổi thì cường độ dòng điện cũng thay đổi. Quá trình chuyển đổi từ trạng thái ổn định này sang trạng thái ổn định khác không xảy ra ngay lập tức mà trong một khoảng thời gian (Hình 1).
Các quá trình diễn ra trong mạch trong quá trình chuyển từ trạng thái đứng yên này sang trạng thái đứng yên khác được gọi là quá độ. Quá độ xảy ra với bất kỳ thay đổi đột ngột nào trong các thông số mạch. Thời điểm thay đổi đột ngột chế độ hoạt động của mạch điện được lấy làm thời điểm ban đầu, liên quan đến trạng thái của mạch được đặc trưng và quá trình nhất thời được mô tả.
Cơm. 1. Các dạng xảy ra trong mạch điện xoay chiều
Thời lượng của quá trình nhất thời có thể rất ngắn và có thể được tính bằng phần giây, nhưng dòng điện và điện áp hoặc các thông số khác đặc trưng cho quá trình có thể đạt tới giá trị lớn.Quá độ được kích hoạt bởi giao hoán trong mạch.
Chuyển mạch là việc đóng hoặc mở các tiếp điểm của thiết bị chuyển mạch. Khi phân tích quá độ, hai định luật giao hoán được sử dụng.
Luật giao hoán đầu tiên: hiện tại. dòng điện chạy qua cuộn cảm trước khi chuyển mạch bằng cường độ dòng điện chạy qua cuộn cảm đó ngay sau khi chuyển mạch. Những cái này. dòng điện trong cuộn cảm không thể thay đổi đột ngột.
Định luật thứ hai về giao hoán: điện áp trên phần tử điện dung trước khi chuyển đổi bằng với điện áp trên cùng một phần tử sau khi chuyển đổi. Những cái này. điện áp trên phần tử điện dung không thể thay đổi đột ngột. Đối với kết nối nối tiếp của điện trở, cuộn cảm và tụ điện, các phụ thuộc là hợp lệ
Trong đoạn mạch đang xét có các phản ứng Xl và Xc giống nhau, cái gọi là hiện tượng cộng hưởng điện áp... Vì các điện trở này phụ thuộc vào tần số nên hiện tượng cộng hưởng xảy ra ở một tần số cộng hưởng ωо nhất định.
Điện trở toàn phần của đoạn mạch trong trường hợp này là cực tiểu và thuần hoạt động. Z = R và cường độ dòng điện có giá trị cực đại. Tại ω ωо tải có đặc tính điện dung chủ động, với ω >ωо — điện cảm chủ động.
Cần lưu ý rằng sự gia tăng mạnh dòng điện trong mạch khi cộng hưởng tương ứng với sự gia tăng Xl và Xc. Những ứng suất này có thể trở nên lớn hơn nhiều so với điện áp. U áp dụng cho các cực của mạch, do đó cộng hưởng điện áp là một hiện tượng nguy hiểm cho việc lắp đặt điện.
Cường độ dòng điện trong các nhánh của các phần tử mạch mắc song song có độ lệch pha tương ứng so với hiệu điện thế toàn mạch.Do đó, tổng dòng điện của mạch bằng tổng dòng điện của các nhánh riêng lẻ của nó, có tính đến sự dịch pha và được xác định theo công thức
Nếu điện kháng Xl và X bằng nhau thì trong đoạn mạch có các phần tử mắc song song có cộng hưởng dòng điện... Dòng điện cộng hưởng đạt giá trị cực đại và hệ số công suất cực đại (cosφ = 1). Giá trị của tần số cộng hưởng được xác định theo công thức
Dòng điện trong các nhánh chứa L và C khi cộng hưởng có thể lớn hơn dòng điện toàn mạch. Dòng điện cảm ứng và điện dung ngược pha, bằng giá trị và lệch pha nhau đối với nguồn điện. Trong mạch điện, năng lượng được trao đổi giữa cuộn dây thuần cảm và tụ điện.
Chế độ cộng hưởng gần của dòng điện được sử dụng rộng rãi để tăng hệ số công suất của hộ tiêu thụ điện. Điều này mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể do không tải dây, giảm tổn thất, tiết kiệm vật liệu và năng lượng.