Переходные процессы в электрических цепях

Основные понятия о переходных процессах

В предшествующих главах рассматривались установившиеся процессы в цепях с сосредоточенными параметрами. Напомним, что цепи с сосредоточенными параметрами это такие цепи, для которых с достаточной степенью точности можно считать, что ЭП, МП и выделение тепла сосредоточены на отдельных участках цепи, т.е. параметрам R, С, L отводится определенное отдельное место, при этом их геометрические размеры не учитываются.

Установившимся процессом или режимом называется такой процесс, который протекает в рассматриваемый момент времени при условии, что все изменения (включение или отключение источников, нагрузки, изменение параметров цепи и др.) происходили теоретически при t—>— со, практически при достаточно большом времени в прошлом.

Переходный процесс в электрической цепи — это переход от одного установившегося режима к другому, отличному от первого. Такие процессы имеют место при коммутации, т.е. при включении или отключении электрических цепей, при достаточно быстром изменении величины и формы напряжения и параметров цепи. Возникновение переходных процессов обусловлено свойством реактивных элементов индуктивности и емкости накапливать энергию ЭМП и возвращать ее во внешнюю цепь в достаточно короткий промежуток времени.

На схеме обычно коммутация указывается в виде выключателя со стрелкой. На рис. 5.1,а стрелка означает включение рубильника, стрелка на рис. 5.1,6 — отключение.

Рис. 5.1. Схема обозначения выключателя

Весь процесс в электрических цепях можно разделить на три режима:

• 1. Начальный установившийся режим, который имел место до коммутации.
• 2. Переходный режим. За его начало обычно принимается момент времени t = 0.
• 3. Конечный установившийся режим после коммутации наступает теоретически при t —> +со. Практически за более короткое время.

Длительность переходного процесса исчисляется весьма малыми долями секунды, но токи и напряжения за это время могут достигнуть значительных величин, превышающих величины вустановившемся режиме. Это может привести к повреждению ЭО. Кроме того, в ряде областей техники, таких как электроника, радиотехника, автоматика и др., необходимо знать о характере переходных процессов. Это позволяет определить характеристики систем. Поэтому изучение и расчет переходных режимов являются актуальной задачей.

Прежде чем приступить к расчету переходных процессов, рассмотрим законы коммутации и начальные условия.