Aktivni otpor i prigušnica u krugu izmjenične struje

Uzimajući u obzir krug izmjenične struje koji sadrži samo induktivni otpor (vidi članak «Induktor u krugu izmjenične struje»), pretpostavili smo da je aktivni otpor ovog kruga nula.

Zapravo, i žica same zavojnice i spojne žice imaju mali, ali aktivni otpor, tako da krug neizbježno troši energiju izvora struje.

Stoga je pri određivanju ukupnog otpora vanjskog strujnog kruga potrebno zbrojiti njegove jalove i aktivne otpore. Ali nemoguće je zbrojiti ova dva otpora koji su različite prirode.

U ovom slučaju, impedancija kruga prema izmjeničnoj struji nalazi se geometrijskim zbrajanjem.

Konstruira se pravokutni trokut (vidi sliku 1) čija je jedna stranica vrijednost induktivnog otpora, a druga vrijednost aktivnog otpora. Željena impedancija kruga određena je trećom stranom trokuta.

Slika 1. Određivanje impedancije kruga koji sadrži induktivni i aktivni otpor

Impedancija strujnog kruga označava se latiničnim slovom Z i mjeri se u omima. Iz konstrukcije se vidi da je ukupni otpor uvijek veći od induktivnog i aktivnog otpora uzetih zasebno.

Algebarski izraz za ukupni otpor kruga je:

gdje je Z — ukupni otpor, R — aktivni otpor, XL — induktivni otpor kruga.

Stoga je ukupni otpor strujnog kruga izmjenične struje, koji se sastoji od aktivnog i induktivnog otpora, jednak kvadratnom korijenu zbroja kvadrata aktivnog i induktivnog otpora tog kruga.

Ohmov zakon jer se takav krug izražava formulom I = U / Z, gdje je Z ukupni otpor kruga.

Analizirajmo sada koliki će biti napon ako strujni krug, uz i i fazni pomak između struje i induktiviteta, ima i relativno veliki aktivni otpor. U praksi, takav krug može biti, na primjer, krug koji sadrži induktor sa željeznom jezgrom omotan tankom žicom (visokofrekventna prigušnica).

U tom slučaju fazni pomak između struje i napona više neće biti četvrtina perioda (kao što je bio u krugu samo s induktivnim otporom), već mnogo manji; a što je veći otpor, to će rezultirati manjim faznim pomakom.

Slika 2. Struja i napon u krugu koji sadrži R i L.

Sad ona sama EMF samoindukcije nije u protufazi s naponom izvora struje, jer je pomaknut u odnosu na napon ne za pola perioda, već za manje.Osim toga, napon koji stvara izvor struje na stezaljkama zavojnice nije jednak EMF samoindukcije, već je veći od nje za iznos pada napona u aktivnom otporu žice zavojnice. Drugim riječima, napon u zavojnici sastoji se od dvije komponente:

• tiL- reaktivna komponenta napona, koja uravnotežuje učinak EMF-a od samoindukcije,

• tiR- aktivna komponenta napona koja će svladati aktivni otpor strujnog kruga.

Spojimo li veliki aktivni otpor u seriju sa zavojnicom, fazni pomak će se toliko smanjiti da će sinusni val struje gotovo sustići sinusni val napona i razlika u fazama između njih bit će jedva primjetna. amplituda člana i bit će veća od amplitude člana.

Slično, možete smanjiti fazni pomak i čak ga potpuno svesti na nulu ako na neki način smanjite frekvenciju generatora. Smanjenje frekvencije rezultirat će smanjenjem EMF-a samoindukcije i stoga smanjenjem faznog pomaka između struje i napona u krugu koji je time uzrokovan.

Snaga kruga izmjenične struje koji sadrži induktor

Krug izmjenične struje koji sadrži zavojnicu ne troši energiju izvora struje i u krugu postoji proces izmjene energije između generatora i kruga.

Analizirajmo sada kako će stvari biti sa snagom koju troši takva shema.

Snaga potrošena u krugu izmjenične struje jednaka je umnošku struje i napona, ali budući da su struja i napon promjenjive veličine, tada će i snaga biti promjenjiva.U ovom slučaju, možemo odrediti vrijednost snage za svaki trenutak u vremenu ako pomnožimo vrijednost struje s vrijednošću napona koja odgovara danom trenutku u vremenu.

Da bismo dobili grafikon snage, moramo pomnožiti vrijednosti segmenata ravne linije koji definiraju struju i napon u različitim vremenima. Takva konstrukcija prikazana je na sl. 3, a. Isprekidani valni oblik p pokazuje nam kako se mijenja snaga u krugu izmjenične struje koji sadrži samo induktivni otpor.

Za izradu ove krivulje korišteno je sljedeće algebarsko pravilo množenja: kada se pozitivna vrijednost pomnoži s negativnom vrijednošću, dobiva se negativna vrijednost, a kada se pomnože dvije negativne ili dvije pozitivne vrijednosti, dobiva se pozitivna vrijednost.

Slika 3. Grafikoni snage: a — u strujnom krugu koji sadrži induktivni otpor, b — također aktivni otpor

Slika 4. Dijagram snage za krug koji sadrži R i L.

Krivulja snage u ovom slučaju leži iznad vremenske osi. To znači da nema razmjene energije između generatora i kruga i stoga struju koju generator dovodi u krug u potpunosti troši krug.

Na sl. Slika 4 prikazuje dijagram snage za krug koji sadrži i induktivni i aktivni otpor. U tom slučaju također dolazi do obrnutog prijenosa energije iz kruga u izvor struje, ali u znatno manjoj mjeri nego u krugu s jednim induktivnim otporom.

Nakon pregleda gornjih grafikona snage, zaključujemo da samo fazni pomak između struje i napona u krugu stvara "negativnu" snagu.U tom slučaju, što je veći fazni pomak između struje i napona u krugu, to će krug trošiti manju snagu, i obrnuto, što je manji fazni pomak, veća je snaga koju troši krug.

Pročitajte također: Što je naponska rezonancija