Processus transitoires dans les circuits alternatifs, lois de commutation, phénomènes de résonance

Les modes de fonctionnement stationnaires des circuits électriques sont des modes dans lesquels les paramètres du circuit sont constants: tension, courant, résistance, etc. Si, après avoir atteint un état stable, la tension change, le courant changera également. La transition d'un état stable à un autre ne se produit pas immédiatement, mais sur une période de temps (Figure 1).

Les processus qui se déroulent dans les circuits lors du passage d'un état stationnaire à un autre sont appelés transitoires. Les transitoires se produisent avec tout changement soudain des paramètres du circuit. Le moment d'un changement soudain du mode de fonctionnement du circuit électrique est considéré comme le moment initial, par rapport auquel l'état du circuit est caractérisé et le processus transitoire lui-même est décrit.

Riz. 1. Modes se produisant dans le circuit AC

La durée du processus transitoire peut être très courte et se calculer en fractions de seconde, mais les courants et tensions ou autres paramètres caractérisant le processus peuvent atteindre des valeurs importantes.Les transitoires sont déclenchés par la commutation dans le circuit.

La commutation est la fermeture ou l'ouverture des contacts des appareils de commutation. Lors de l'analyse des transitoires, deux lois de commutation sont utilisées.

La première loi de commutation : le courant. traversant une inductance avant la commutation est égal au courant traversant la même bobine immédiatement après la commutation. Ces. le courant dans l'inductance ne peut pas changer brusquement.

Deuxième loi de commutation : la tension aux bornes de l'élément capacitif avant commutation est égale à la tension aux bornes du même élément après commutation. Ces. la tension aux bornes de l'élément capacitif ne peut pas changer brusquement. Pour la connexion en série de la résistance, de l'inductance et du condensateur, les dépendances sont valides

Dans le circuit considéré avec les mêmes réactions Xl et Xc, la soi-disant résonance de tension... Comme ces résistances dépendent de la fréquence, la résonance se produit à une certaine fréquence de résonance ωо.

La résistance totale du circuit dans ce cas est minimale et purement active. Z = R, et le courant a une valeur maximale. A ω ωо la charge a un caractère actif-capacitif, avec ω >ωо — actif-inductif.

Il est à noter que la forte augmentation du courant dans le circuit à la résonance correspond à une augmentation de Xl et Xc. Ces contraintes peuvent devenir bien supérieures à la tension. U appliqué aux bornes du circuit, la résonance de tension est donc un phénomène dangereux pour les installations électriques.

Les courants dans les branches des éléments de circuit connectés en parallèle ont un déphasage correspondant par rapport à la tension totale du circuit.Par conséquent, le courant total du circuit est égal à la somme des courants de ses branches individuelles, en tenant compte des déphasages et est déterminé par la formule

Si les réactances Xl et X sont égales, dans un circuit avec mise en parallèle d'éléments courants de résonance... Le courant de résonance atteint sa valeur maximale et le facteur de puissance maximal (cosφ = 1). La valeur de la fréquence de résonance est déterminée par la formule

Les courants dans les branches contenant L et C, à la résonance, peuvent être supérieurs au courant total du circuit. Les courants inductifs et capacitifs sont de phase opposée, de valeur égale et mutuellement décalés par rapport à la source d'alimentation. Ceux-ci.dans le circuit, l'énergie est échangée entre la bobine inductive et le condensateur.

Le mode proche de la résonance des courants est largement utilisé pour augmenter le facteur de puissance des consommateurs d'électricité. Cela donne un effet économique important en raison du déchargement des fils, de la réduction des pertes, de l'économie de matériaux et d'énergie.