Aktívny a reaktívny odpor, odporový trojuholník

Aktivita a reaktivita

Odpor poskytovaný priechodmi a spotrebičmi v obvodoch jednosmerného prúdu sa nazýva ohmický odpor.

Ak je v obvode striedavého prúdu zahrnutý akýkoľvek drôt, potom sa ukáže, že jeho odpor bude o niečo vyšší ako v obvode jednosmerného prúdu. Je to spôsobené javom nazývaným kožný efekt (povrchový efekt).

Jeho podstata je nasledovná. Keď drôtom preteká striedavý prúd, v ňom existuje striedavé magnetické pole, ktoré prechádza drôtom. Magnetické siločiary tohto poľa indukujú EMF vo vodiči, avšak v rôznych bodoch prierezu vodiča nebudú rovnaké: viac smerom k stredu prierezu a menej smerom k okraju.

Je to spôsobené tým, že body ležiace bližšie k stredu pretína veľké množstvo siločiar. Pri pôsobení tohto EMF sa striedavý prúd nerozdelí rovnomerne po celej časti vodiča, ale bližšie k jeho povrchu.

To je ekvivalentné zmenšeniu užitočného prierezu vodiča a tým zvýšeniu jeho odolnosti voči striedavému prúdu. Napríklad medený drôt s dĺžkou 1 km a priemerom 4 mm odoláva: jednosmerný prúd – 1,86 ohmov, striedavý prúd 800 Hz – 1,87 ohmov, striedavý prúd 10 000 Hz – 2,90 ohmov.

Odpor, ktorý vodič ponúka striedavému prúdu, ktorý ním prechádza, sa nazýva aktívny odpor.

Ak niektorý spotrebiteľ neobsahuje indukčnosť a kapacitu (žiarovka, vykurovacie zariadenie), bude to tiež aktívny striedavý odpor.

Aktívny odpor — fyzikálna veličina charakterizujúca odpor elektrického obvodu (alebo jeho plochy) voči elektrickému prúdu v dôsledku nevratných premien elektrickej energie na iné formy (najmä teplo). Vyjadrené v ohmoch.

Aktívny odpor závisí od Frekvencia striedavého prúdurastie s jeho nárastom.

Mnohí spotrebitelia však majú indukčné a kapacitné vlastnosti, keď nimi preteká striedavý prúd. Medzi týchto spotrebiteľov patria transformátory, tlmivky, elektromagnety, kondenzátory, rôzne typy drôtov a mnoho ďalších.

Pri prechode cez ne striedavý prúd je potrebné brať do úvahy nielen aktívnu, ale aj reaktivitu v dôsledku prítomnosti indukčných a kapacitných vlastností v spotrebiteľovi.

Je známe, že ak je jednosmerný prúd prechádzajúci každou cievkou prerušený a uzavretý, potom súčasne so zmenou prúdu sa zmení aj magnetický tok vo vnútri cievky, v dôsledku čoho dôjde k EMF samoindukcie. v ňom.

To isté bude možné pozorovať v cievke zahrnutej v obvode striedavého prúdu, len s tým rozdielom, že tok sa plynule mení ako vo veľkosti, tak aj v a do. Preto sa veľkosť magnetického toku prenikajúceho do cievky bude neustále meniť a indukovať EMF samoindukcie.

Ale smer emf samoindukcie je vždy taký, že je proti zmene prúdu. Takže keď sa prúd v cievke zvýši, samoindukované EMF bude mať tendenciu spomaliť nárast prúdu a keď sa prúd zníži, naopak, bude mať tendenciu udržiavať miznúci prúd.

Z toho vyplýva, že EMF samoindukcie vyskytujúce sa v cievke (vodiči) zaradenej do obvodu striedavého prúdu bude vždy pôsobiť proti prúdu a spomaľuje jeho zmeny. Inými slovami, EMF samoindukcie možno považovať za dodatočný odpor, ktorý spolu s aktívnym odporom cievky pôsobí proti striedavému prúdu prechádzajúcemu cievkou.

Odpor, ktorý ponúka emf striedavému prúdu samoindukciou, sa nazýva indukčný odpor.

Indukčný odpor bude tým väčšia, čím väčšia bude indukčnosť užívateľa (obvodu) a čím vyššia bude frekvencia striedavého prúdu. Tento odpor je vyjadrený vzorcom xl = ωL, kde xl je indukčný odpor v ohmoch; L - indukčnosť v henry (gn); ω — uhlová frekvencia, kde f — aktuálna frekvencia).

Okrem indukčného odporu existuje kapacita, v dôsledku prítomnosti kapacity v drôtoch a cievkach a v niektorých prípadoch zahrnutia kondenzátorov do obvodu striedavého prúdu.Keď sa kapacita C spotrebiča (obvodu) a uhlová frekvencia prúdu zvyšujú, kapacitný odpor klesá.

Kapacitný odpor sa rovná xc = 1 / ωC, kde xc – kapacitný odpor v ohmoch, ω – uhlová frekvencia, C – kapacita spotrebiča vo faradoch.

Prečítajte si o tom viac tu: Reaktancia v elektrotechnike

Odporový trojuholník

Uvažujme obvod, ktorého odpor aktívneho prvku r, indukčnosť L a kapacita C.

Ryža. 1. Obvod striedavého prúdu s rezistorom, tlmivkou a kondenzátorom.

Impedancia takéhoto obvodu je z = √r2+ (хl — xc)2) = √r2 + х2)

Graficky možno tento výraz znázorniť vo forme takzvaného odporového trojuholníka.

Obr. 2. Odporový trojuholník

Prepona odporového trojuholníka predstavuje celkový odpor obvodu, nohy - aktívny a reaktívny odpor.

Ak je jeden z odporov obvodu (aktívny alebo reaktívny), napríklad 10-krát alebo viackrát menší ako druhý, potom možno ten menší zanedbať, čo sa dá ľahko skontrolovať priamym výpočtom.