Aktivni i reaktivni otpor, trokut otpora

Aktivnost i reaktivnost

Otpor koji pružaju prolazi i potrošači u istosmjernim krugovima naziva se ohmski otpor.

Ako je bilo koja žica uključena u krug izmjenične struje, tada se ispostavlja da će njen otpor biti nešto veći nego u krugu istosmjerne struje. To je zbog fenomena koji se naziva skin efekt (površinski učinak).

Njegova suština je sljedeća. Kada izmjenična struja teče kroz žicu, unutar nje postoji izmjenično magnetsko polje koje prolazi kroz žicu. Magnetske silnice ovog polja induciraju EMF u vodiču, međutim, on neće biti isti u različitim točkama presjeka vodiča: više prema središtu presjeka, a manje prema periferiji.

To je zbog činjenice da točke koje leže bliže središtu presijecaju veliki broj linija sila. Pod djelovanjem ovog EMF-a, izmjenična struja neće biti ravnomjerno raspoređena po cijelom dijelu vodiča, već bliže njegovoj površini.

To je jednako smanjenju korisnog presjeka vodiča i stoga povećanju njegove otpornosti na izmjeničnu struju. Na primjer, bakrena žica duljine 1 km i promjera 4 mm otporna je na: DC — 1,86 ohma, AC 800 Hz — 1,87 ohma, AC 10 000 Hz — 2,90 ohma.

Otpor koji pruža vodič izmjeničnoj struji koja kroz njega prolazi naziva se aktivni otpor.

Ako neki potrošač ne sadrži induktivitet i kapacitet (žarulja sa žarnom niti, grijaći uređaj), tada će to također biti aktivni AC otpor.

Aktivni otpor - fizička veličina koja karakterizira otpor električnog kruga (ili njegovog područja) električnoj struji zbog nepovratnih transformacija električne energije u druge oblike (uglavnom toplinu). Izraženo u omima.

Aktivni otpor ovisi o AC frekvencijaraste s njegovim povećanjem.

Međutim, mnogi potrošači imaju induktivna i kapacitivna svojstva kada kroz njih teče izmjenična struja. Ovi potrošači uključuju transformatore, prigušnice, elektromagneti, kondenzatori, različite vrste žica i mnoge druge.

Pri prolasku kroz njih naizmjenična struja potrebno je uzeti u obzir ne samo aktivnu, već i reaktivnu sposobnost zbog prisutnosti induktivnih i kapacitivnih svojstava u potrošaču.

Poznato je da ako se istosmjerna struja koja prolazi kroz svaku zavojnicu prekine i zatvori, tada će se istodobno s promjenom struje promijeniti i magnetski tok unutar zavojnice, zbog čega će se pojaviti EMF samoindukcije u tome.

Isto će se primijetiti u zavojnici uključenoj u strujni krug izmjenične struje, s jedinom razlikom da se tock kontinuirano mijenja iu veličini iu i do. Stoga će se veličina magnetskog toka koji prodire kroz zavojnicu neprestano mijenjati i inducirati EMF samoindukcije.

Ali smjer emf samoindukcije uvijek je takav da se suprotstavlja promjeni struje. Dakle, kako se struja u zavojnici povećava, samoinducirani EMF težit će usporiti povećanje struje, a kako se struja smanjuje, naprotiv, težit će održavanju struje koja nestaje.

Iz toga slijedi da će EMF samoindukcije koji se javlja u svitku (vodiču) uključenom u krug izmjenične struje uvijek djelovati protiv struje, usporavajući njezine promjene. Drugim riječima, EMF samoindukcije može se smatrati dodatnim otporom koji, zajedno s aktivnim otporom zavojnice, suprotstavlja izmjeničnu struju koja prolazi kroz zavojnicu.

Otpor koji emf pruža izmjeničnoj struji samoindukcijom naziva se induktivni otpor.

Induktivni otpor će biti što je veći induktivitet korisnika (kruga) i što je veća frekvencija izmjenične struje. Taj se otpor izražava formulom xl = ωL, gdje je xl induktivni otpor u ohmima; L — induktivitet u henriju (gn); ω — kutna frekvencija, gdje je f — frekvencija struje).

Osim induktivnog otpora, postoji i kapacitivnost, zbog prisutnosti kapacitivnosti u žicama i zavojnicama i uključivanja kondenzatora u krug izmjenične struje u nekim slučajevima.Povećanjem kapaciteta C potrošača (kruga) i kutne frekvencije struje smanjuje se kapacitivni otpor.

Kapacitivni otpor je jednak xc = 1 / ωC, gdje je xc — kapacitivni otpor u ohmima, ω — kutna frekvencija, C — kapacitet potrošača u faradima.

Više o tome pročitajte ovdje: Reaktancija u elektrotehnici

Trokut otpora

Promotrimo krug čiji je otpor aktivnog elementa r, induktivitet L i kapacitet C.

Riža. 1. Krug izmjenične struje s otpornikom, induktorom i kondenzatorom.

Impedancija takvog kruga je z = √r2+ (hl — xc)2) = √r2 + h2)

Grafički se ovaj izraz može prikazati u obliku takozvanog trokuta otpora.

sl. 2. Trokut otpora

Hipotenuza trokuta otpora predstavlja ukupni otpor kruga, noge - aktivni i reaktivni otpor.

Ako je jedan od otpora strujnog kruga (aktivni ili jalovi) npr. 10 ili više puta manji od drugog, tada se manji može zanemariti, što se lako može provjeriti izravnim proračunom.