Ενεργητική και αντιδραστική αντίσταση, τρίγωνο αντίστασης

Δραστηριότητα και αντιδραστικότητα

Η αντίσταση που παρέχεται από περάσματα και καταναλωτές σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος ονομάζεται ωμική αντίσταση.

Εάν περιλαμβάνεται οποιοδήποτε καλώδιο στο κύκλωμα AC, τότε αποδεικνύεται ότι η αντίστασή του θα είναι ελαφρώς υψηλότερη από ό,τι στο κύκλωμα DC. Αυτό οφείλεται σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται φαινόμενο του δέρματος (επιφανειακό αποτέλεσμα).

Η ουσία του είναι η εξής. Όταν ένα εναλλασσόμενο ρεύμα ρέει μέσα από ένα καλώδιο, ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο υπάρχει μέσα σε αυτό, διασχίζοντας το καλώδιο. Οι μαγνητικές γραμμές δύναμης αυτού του πεδίου προκαλούν ένα EMF στον αγωγό, ωστόσο, δεν θα είναι το ίδιο σε διαφορετικά σημεία της διατομής του αγωγού: περισσότερο προς το κέντρο της διατομής και λιγότερο προς την περιφέρεια.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα σημεία που βρίσκονται πιο κοντά στο κέντρο διασχίζονται από μεγάλο αριθμό γραμμών δύναμης. Κάτω από τη δράση αυτού του EMF, το εναλλασσόμενο ρεύμα δεν θα κατανεμηθεί ομοιόμορφα σε ολόκληρο το τμήμα του αγωγού, αλλά πιο κοντά στην επιφάνειά του.

Αυτό ισοδυναμεί με μείωση της χρήσιμης διατομής του αγωγού και συνεπώς αύξηση της αντίστασής του στο εναλλασσόμενο ρεύμα. Για παράδειγμα, ένα χάλκινο σύρμα μήκους 1 km και διαμέτρου 4 mm έχει αντίσταση: DC — 1,86 ohms, AC 800 Hz — 1,87 ohms, AC 10.000 Hz — 2,90 ohms.

Η αντίσταση που προσφέρει ένας αγωγός σε εναλλασσόμενο ρεύμα που διέρχεται από αυτόν ονομάζεται ενεργή αντίσταση.

Εάν κάποιος καταναλωτής δεν περιέχει επαγωγή και χωρητικότητα (λάμπα πυρακτώσεως, συσκευή θέρμανσης), τότε θα είναι επίσης μια ενεργή αντίσταση AC.

Ενεργή αντίσταση — ένα φυσικό μέγεθος που χαρακτηρίζει την αντίσταση ενός ηλεκτρικού κυκλώματος (ή της περιοχής του) στο ηλεκτρικό ρεύμα λόγω μη αναστρέψιμων μετατροπών ηλεκτρικής ενέργειας σε άλλες μορφές (κυρίως θερμότητα). Εκφράζεται σε ohms.

Η ενεργή αντίσταση εξαρτάται από Συχνότητα ACαυξάνεται με την αύξηση του.

Ωστόσο, πολλοί καταναλωτές έχουν επαγωγικές και χωρητικές ιδιότητες όταν τους ρέει εναλλασσόμενο ρεύμα. Αυτοί οι καταναλωτές περιλαμβάνουν μετασχηματιστές, τσοκ, ηλεκτρομαγνήτες, πυκνωτές, διαφορετικοί τύποι καλωδίων και πολλά άλλα.

Κατά τη διέλευση τους εναλλασσόμενο ρεύμα είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη όχι μόνο η ενεργός, αλλά και η αντιδραστικότητα λόγω της παρουσίας επαγωγικών και χωρητικών ιδιοτήτων στον καταναλωτή.

Είναι γνωστό ότι εάν το συνεχές ρεύμα που διέρχεται από κάθε πηνίο διακοπεί και κλείσει, τότε ταυτόχρονα με το ρεύμα αλλάζει, θα αλλάξει και η μαγνητική ροή μέσα στο πηνίο, με αποτέλεσμα να προκύψει EMF αυτοεπαγωγής μέσα σε αυτό.

Το ίδιο θα παρατηρηθεί και στο πηνίο που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα AC, με τη μόνη διαφορά ότι το tock αλλάζει συνεχώς τόσο σε μέγεθος όσο και σε και προς. Επομένως, το μέγεθος της μαγνητικής ροής που διεισδύει στο πηνίο θα αλλάζει συνεχώς και θα προκαλεί EMF αυτοεπαγωγής.

Αλλά η κατεύθυνση του emf της αυτοεπαγωγής είναι πάντα τέτοια που αντιτίθεται στην αλλαγή του ρεύματος. Έτσι, καθώς το ρεύμα στο πηνίο αυξάνεται, το αυτο-επαγόμενο EMF θα τείνει να επιβραδύνει την αύξηση του ρεύματος και καθώς μειώνεται το ρεύμα, αντίθετα, θα τείνει να διατηρεί το ρεύμα εξαφάνισης.

Επομένως, το EMF αυτοεπαγωγής που εμφανίζεται στο πηνίο (αγωγός) που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος θα ενεργεί πάντα ενάντια στο ρεύμα, επιβραδύνοντας τις αλλαγές του. Με άλλα λόγια, το EMF αυτοεπαγωγής μπορεί να θεωρηθεί ως μια πρόσθετη αντίσταση που, μαζί με την ενεργό αντίσταση του πηνίου, εξουδετερώνει το εναλλασσόμενο ρεύμα που διέρχεται από το πηνίο.

Η αντίσταση που προσφέρει το emf σε ένα εναλλασσόμενο ρεύμα μέσω αυτοεπαγωγής ονομάζεται επαγωγική αντίσταση.

Η επαγωγική αντίσταση θα είναι όσο μεγαλύτερη είναι η επαγωγή του χρήστη (κύκλωμα) και τόσο μεγαλύτερη η συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος. Αυτή η αντίσταση εκφράζεται με τον τύπο xl = ωL, όπου xl είναι η επαγωγική αντίσταση σε ohms. L — επαγωγή σε henry (gn); ω — γωνιακή συχνότητα, όπου f — τρέχουσα συχνότητα).

Εκτός από την επαγωγική αντίσταση, υπάρχει χωρητικότητα, λόγω τόσο της παρουσίας χωρητικότητας στα καλώδια και τα πηνία όσο και λόγω της συμπερίληψης πυκνωτών στο κύκλωμα AC σε ορισμένες περιπτώσεις.Καθώς η χωρητικότητα C του καταναλωτή (κύκλωμα) και η γωνιακή συχνότητα του ρεύματος αυξάνονται, η χωρητική αντίσταση μειώνεται.

Η χωρητική αντίσταση είναι ίση με xc = 1 / ωC, όπου xc — χωρητική αντίσταση σε ohms, ω — γωνιακή συχνότητα, C — χωρητικότητα καταναλωτή σε farads.

Διαβάστε περισσότερα γι 'αυτό εδώ: Αντίδραση στην ηλεκτρική μηχανική

Τρίγωνο αντίστασης

Θεωρήστε ένα κύκλωμα του οποίου η αντίσταση του ενεργού στοιχείου r, η αυτεπαγωγή L και η χωρητικότητα C.

Ρύζι. 1. Κύκλωμα AC με αντίσταση, πηνίο και πυκνωτή.

Η σύνθετη αντίσταση ενός τέτοιου κυκλώματος είναι z = √r2+ (хl — xc)2) = √r2 + х2)

Γραφικά, αυτή η έκφραση μπορεί να απεικονιστεί με τη μορφή του λεγόμενου τριγώνου αντίστασης.

Σύκο. 2. Τρίγωνο αντίστασης

Η υποτείνουσα του τριγώνου αντίστασης αντιπροσωπεύει τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος, τα σκέλη - ενεργή και αντιδραστική αντίσταση.

Εάν μία από τις αντιστάσεις του κυκλώματος είναι (ενεργή ή αντιδραστική), για παράδειγμα, 10 ή περισσότερες φορές μικρότερη από την άλλη, τότε η μικρότερη μπορεί να παραμεληθεί, κάτι που μπορεί εύκολα να ελεγχθεί με άμεσο υπολογισμό.