Визначення перехідних процесів

Перехідним процесом електричного кола називають електромагнетний процес, який відбувається в такому колі під час переходу від одного усталеного режиму до іншого. Змінитися режим кола може тільки через зміну його структури (вмикання, вимикання, коротке замикання віток – однієї чи певної їх сукупності) або зміну фізичних величин (значень ЕРС, параметрів елементів r, L, С). Такі зміни називають комутаціями електричних кіл. До усталених режимів належать режим синусоїдного, періодичного несинусоїдного, постійного струмів, а також режим відсутності струму у вітках схеми. Комутація в схемі електричного кола позначається замиканням (рис. 3.1, а), розмиканням (рис. 3.1, б) або перемиканням (рис. 3.1, в) вимикачів. Комутація електричного кола в реальних умовах відбувається протягом пев­ного, хоч і короткого часового інтервалу ∆ t. Для спрощення задачі припускають, що комутація здійснюється раптово, тобто якщо ∆ t → 0. Початок відліку часу t = 0 приймають у момент комутації. Час, що безпосередньо прилягає до моменту комутації ліворуч, позначають t = -0, а праворуч t = +0.

Під час перехідного процесу струми у вітках кола та напруги на його ділянках визначаються не тільки зовнішніми джерелами енергії – ЕРС генераторів, але й внутрішніми джерелами – нагромаджувачами енергії магнетного поля – індуктивностями: W _M = Li²/ 2, та електричного поля – ємностями: W _E= Cu _c²/2.

Завдання дослідження перехідного процесу полягає в тому, щоби з'ясувати: 1) за яким законом; 2) як довго проходитиме перехідний процес. Так, на­приклад, якщо в досліджуваній вітці деякого кола до комутації існував постійний струм I ₁, а в усталеному режимі після комутації він дорівнює I ₂, то нас буде цікавити закон зміни перехідного струму i (t)між моментом комутації (t = 0) і тим невідомим нам моментом t ₁коли перехідний процес можна вважа­ти вже закінченим.

Перехідні процеси переважно є швидкоплинними: тривалість їх практич­но становить десяті, соті, тисячні, а інколи навіть мільйонні частини секунди: порівняно рідко тривалість перехідних процесів досягає секунд і десятків секунд. Незважаючи на короткотривалість перехідних процесів, вивчення їх дуже важливе, дає змогу встановити, як змінюються за значенням й формою струми та напруги сигналів, які проходять через підсилювачі, фільтри та інші пристрої, які в мережах бувають напруги та струми при коротких замиканнях, при громо­вих розрядах в лініях електропересилання тощо. За час перехідного процесу на окремих ділянках електричної схеми можуть виникати перенапруги і надструми, які своїми діями можуть призвести до пошкодження електричного устаткування і нещасних випадків.