Переходные процессы в электрических цепях

Изменение тока и напряжение в цепи и на отдельных ее элементах при изменении какого - либо параметра этой цепи приводит к возникновению переходных процессов.

Опр. Переходный процесс - это переход от одного установившегося режима к другому.

Характер протекания переходного процесса зависит от режима задаваемого от источника питания, а также от емкостных и индуктивных свойств элементов цепи.

E

Переходные процессы ветвей с индуктивностью подчиняются 1 закону коммутации: ток в катушке индуктивности не может изменяться скачком. В ветвях с емкостью действует 2 закон коммутации: напряжение конденсатора не может изменяться скачком.

E - ЭДС.

k - ключ.

L -катушка индуктивности.

При включении ключа в положение 1 катушка индуктивности подключается к источнику питания, возникает переходный процесс, при этом ток в катушке индуктивности меняется по закону:

(3.1), где - постоянная времени: .

При включении ключа в положение 2, то есть отключается источник питания, и концы катушки замыкаются (через резистор R), при этом ток меняется по формуле:

(3.2).

Такие зависимости I от t связаны с тем, что магнитный поток Ф через катушку не может меняться скачком, так как по закону электромагнитной индукции его изменение приводит к появлению индукционного тока направленного так, что он старается поддержать постоянный магнитный поток. В первом случае индукционный ток направлен против внешнего тока, то есть препятствует быстрому росту тока в катушке. А во втором случае по внешнему току, то есть поддерживает ток в катушке. Особо опасен резкий разрыв электрической цепи с током, содержащий индуктивность, так как при очень малых t (t 0) стремится к и возникает очень большой ток и ЭДС индукции в цепи, что может вывести из строя различные элементы цепи и подсоединенные приборы, а также вызвать пожар, поэтому размыкание цепей содержащие индуктивные элементы следует выполнять плавно, постепенно (индуктивности должны быть большими, чтобы учитывать этот момент).

В цепях с большими индукциями часто параллельно катушке подсоединяют мощный диод в обратной полярности, либо разрядник. В этом случае при разрыве цепи диод гасит возникающее ЭДС индукции обратного направления.

Пусть есть схема содержащая конденсатор.

При включении ключа в положение 1 начинается зарядка конденсатора, увеличивается напряжение на конденсаторе по закону: , (3.3).

Когда t -> все напряжение будет на конденсаторе = E – это процесс зарядки конденсатора (на резисторе напряжение падает).

При переводе ключа в положение 2 возникает процесс разрядки конденсатора. Соответственно : (где ) (3.4).

За время порядка 3-5 переходной процесс в цепи постоянного тока практически заканчивается.

Дата добавления: 2015-05-07