Fenomene tranzitorii

Fenomene tranzitorii

Termenul de regim tranzitoriu este folosit, de multa vreme, in analiza variatiilor marimilor ce caracterizeaza un sistem electroenergetic relativ la un eveniment nedorit dar temporar. Oscilatiile tranzitorii amortizate, datorate unei retele de tip RLC, este ceea ce probabil apare imediat in mintea oricarui inginer electrotehnist cand este vorba despre regim tranzitoriu.

O alta definitie simpla si cu larga raspandire este aceea ca regimul tranzitoriu caracterizeaza trecerea unui sistem de la o stare de regim permanent la o alta.

In general, fenomenele tranzitorii pot fi clasificate in doua categorii: de tip impuls si de tip oscilatoriu. Termenii se refera la forma undei de curent si/sau tensiune.

1 Fenomene tranzitorii de tip impuls

Un fenomen tranzitoriu de tip impuls reprezinta modificarea rapida, unidirectionala (fie pozitiva, fie negativa) si neinsotita de variatii ale frecventei sistemului, a tensiunii, curentului sau a ambelor.

Impulsurile tranzitorii sunt caracterizate prin rata de crestere si descrestere care pot fi relevate de continutul lor spectral. De exemplu, un impuls tranzitoriu de de 2000 V creste de la zero la o valoare de varf de 2000 V in 1,2 s apoi descreste la jumatate in 50 s.

Cauza obisnuita este reprezentata de loviturile de trasnet.

Figura 1.1 ilustreaza alura tipica a curentului provocat de o lovitura de trasnet.

Datorita spectrului larg in frecventa, alura impulsului tranzitoriu poate fi schimbata rapid de componentele de retea (R,L,C). In general, astfel de impulsuri raman in zona in care apar intr-o retea desi, in unele cazuri, se propaga de-a lungul liniilor electrice. Uneori, astfel de impulsuri sunt aproape de frecventa naturala a circuitelor electrice determinand regimuri tranzitorii oscilatorii.

Figura 1.1 Impuls tranzitoriu provocat de lovitura de trasnet

2 Fenomene tranzitorii oscilatorii

O oscilatie tranzitorie reprezinta o modificare rapida, in ambele sensuri si fara modificarea frecventei sistemului, a tensiunii sau a curentului sau a ambelor in raport cu starea anterioara de regim permanent.

Oscilatia tranzitorie schimba rapid polaritatea marimii implicate si este caracterizata de continutul spectral sau de frecventa predominanta, durata si amplitudine.

Oscilatiile tranzitorii cu o frecventa mai mare de 500 kHz si o durata uzuala de ordinul microsecundelor (sau de ordinul mai multor perioade) sunt considerate oscilatii de inalta frecventa. Aceste oscilatii apar ca raspuns al sistemului la fenomene tranzitorii din categoria impulsurilor.

Oscilatiile tranzitorii cu frecvente intre 5 si 500 kHz cu durate de zeci de microsecunde fac parte din categoria celor de frecventa medie.

Punerea sub tensiune a bateriilor de condensatoare este un exemplu tipic de situatie in care apar oscilatii tranzitorii cu frecventa de zeci de kHz asa cum rezulta din fig. 1.2 . Comutarile liniilor in cablu sunt, de asemenea, insotite de oscilatii in plaja de frecventa.

Figura 1.2. Oscilatii tranzitorii ale curentului datorate comutarii unei baterii de condensatoare

Figura Oscilatii tranzitorii de joasa frecventa provocate de punerea sub tensiune a unei baterii de condensatoare

In cazul in care frecventa oscilatiilor este mai mica decat 5 kHz si cu o durata intre 0,3 si 50 ms,fenomenul tranzitoriu este considerat de joasa frecventa si este des intalnit la nivelul instalatiilor de distributie si alimentare. Cauzele sunt diferite. Cel mai frecvent se datoreaza comutarii bateriilor de condensatoare care conduc deseori la oscilatii ale tensiunii cu frecvente cuprinse intre 300 si 900 Hz. Amplitudinea maxima poate fi de pana la 2,0 u.r. fiind, uzual, intre 1,3 si 1,5 u.r. si cu o durata de 0,5-3 perioade depinzand de amortizarea sistemului, conform fig.

In retelele de distributie apar si fenomene tranzitorii oscilante cu frecvente mai mici de 300 Hz.Acestea sunt, in general, asociate cu ferorezonanta si cu conectarea in gol a transformatoarelor, caz in care apar armonici de rang doi si trei.