Лекции по ТОЭ/ №1 Определение переходных процессов.

Установившимся режимом называется такое состояние электрической цепи (схемы), при котором наблюдается равновесие между действием на цепь источников энергии и реакцией элементов цепи на это действие. Различают следующие 4 вида установившихся режимов в цепи:
1) режим отсутствия тока и напряжения;
2) режим постоянного тока;
3) режим переменного синусоидального тока;
4) режим периодического несинусоидального тока.

В установившемся режиме токи и напряжения в элементах цепи могут существовать неограниченно долго, не изменяя своих величин и характеристик. При этом энергетическое состояние каждого элемента цепи может быть однозначно определено для любого момента времени.

Переходным называется процесс, возникающий в электрической цепи при переходе ее от одного установившегося режима (старого) к другому установившемуся режиму (новому). Переходные процессы в цепи возникают в результате коммутаций. Под коммутацией понимают скачкообразные (мгновенные) изменения структуры (схемы) цепи или параметров ее отдельных элементов, вызванные включением, отключением или переключением отдельных ее участков. На электрических схемах коммутация обозначается в виде ключей в разомкнутом (рис. 54.1а) или замкнутом (рис. 54.б) положении, при этом разомкнутый ключ в момент t = 0 замыкается, а замкнутый в момент t = 0 размыкается.

Запасы энергии в магнитном поле катушки:

и в электрическом поле конденсатора:

- в момент коммутации соответствуют старому (докоммутационному) установившемуся режиму и не могут измениться скачкообразно. Требуется некоторое время, чтобы эти запасы энергии пришли в соответствие с новым (послекоммутационным) установившимся режимом цепи. Таким образом, физически переходный процесс есть переход цепи из одного энергетического состояния в другое.

По времени переходные процессы в электрических цепях являются быстропротекающими, их длительность составляет обычно доли секунды и в редких случаях несколько секунд

В результате переходных процессов токи и напряжения на отдельных участках цепи могут значительно возрасти и превысить их значения в установившемся режиме. Расчет переходных процессов в электрических цепях является весьма важным мероприятием: результаты таких расчетов в инженерной практике используются для правильного выбора уровня изоляции токоведущих частей электроустановок и для проверки технических устройств на динамическую устойчивость.

Лекции по ТОЭ/ №2 Законы (правила) коммутации.

Первый закон коммутации гласит, что ток i_L в цепи с катушкой индуктивности L в момент коммутации не может измениться скачкообразно, т.е.

Предположим обратное, что ток i_L изменяется скачком, что означает:

Из этого следует, что напряжение на катушке:

и мощность, потребляемая магнитным полем катушки:

Полученные выводы противоречат физическим законам, так как нельзя получить напряжение u=∞ и в природе не существует источников энергии, способных развивать бесконечную мощность. Следовательно, наше первоначальное предположение является некорректным, и мы вправе утверждать, что di_L/dt≠0, или ток i_L в цепи с катушкой L в момент коммутации не может измениться скачкообразно.

Второй закон коммутации гласит, что напряжение u_C на выводах конденсатора C в момент коммутации не может измениться скачкообразно, т.е.

Предположим обратное, что напряжение u_C изменяется скачком, что означает

Из этого следует, что ток в конденсаторе^

и мощность, потребляемая электрическим полем конденсатора:

Полученные выводы противоречат физическим законам, так как нельзя получить ток i=∞ и не существует источников энергии бесконечной мощности. Следовательно, наше первоначальное предположение является некорректным, и мы вправе утверждать, что du_C/dt≠0, или напряжение u_Cна выводах конденсатора С в момент коммутации не может измениться скачкообразно.

Законы коммутации используются на практике для определения началь-ных условий при расчете переходных процессов.