Aktivni in reaktivni upor, uporovni trikotnik

Aktivnost in reaktivnost

Upor, ki ga zagotavljajo prehodi in porabniki v enosmernih tokokrogih, se imenuje ohmski upor.

Če je katera koli žica vključena v izmenični tokokrog, se izkaže, da bo njen upor nekoliko višji kot v enosmernem tokokrogu. To je posledica pojava, imenovanega kožni učinek (površinski učinek).

Njegovo bistvo je naslednje. Ko skozi žico teče izmenični tok, v njej obstaja izmenično magnetno polje, ki prečka žico. Magnetne silnice tega polja inducirajo EMF v prevodniku, vendar ta na različnih točkah prereza prevodnika ne bo enak: bolj proti središču prereza in manj proti obodu.

To je posledica dejstva, da točke, ki ležijo bližje središču, prečka veliko število silnic. Pod delovanjem tega EMF se izmenični tok ne bo enakomerno porazdelil po celotnem delu prevodnika, ampak bližje njegovi površini.

To je enakovredno zmanjšanju uporabnega prereza prevodnika in s tem povečanju njegove odpornosti na izmenični tok. Na primer, bakrena žica dolžine 1 km in premera 4 mm vzdrži: DC — 1,86 ohmov, AC 800 Hz — 1,87 ohmov, AC 10.000 Hz — 2,90 ohmov.

Upor, ki ga prevodnik nudi izmeničnemu toku, ki teče skozenj, se imenuje aktivni upor.

Če katerikoli porabnik ne vsebuje induktivnosti in kapacitivnosti (žarnica z žarilno nitko, grelna naprava), potem bo to tudi aktiven AC upor.

Aktivni upor - fizikalna količina, ki označuje odpornost električnega tokokroga (ali njegovega območja) na električni tok zaradi nepovratnih transformacij električne energije v druge oblike (predvsem toploto). Izraženo v ohmih.

Aktivni upor je odvisen od AC frekvencapovečuje z njegovim naraščanjem.

Vendar ima veliko porabnikov induktivne in kapacitivne lastnosti, ko skozi njih teče izmenični tok. Ti porabniki vključujejo transformatorje, dušilke, elektromagneti, kondenzatorji, različne vrste žic in mnoge druge.

Pri prehodu skozi njih izmenični tok upoštevati je treba ne le aktivno, ampak tudi reaktivnost zaradi prisotnosti induktivnih in kapacitivnih lastnosti v potrošniku.

Znano je, da če se enosmerni tok, ki poteka skozi vsako tuljavo, prekine in zapre, se hkrati s spremembo toka spremeni tudi magnetni tok znotraj tuljave, zaradi česar se pojavi EMF samoindukcije v.

Enako bomo opazili v tuljavi, ki je vključena v tokokrog izmeničnega toka, z edino razliko, da se tok nenehno spreminja tako v velikosti kot v in v. Zato se bo velikost magnetnega pretoka, ki prodira skozi tuljavo, nenehno spreminjala in inducirala EMF samoindukcije.

Toda smer emf samoindukcije je vedno taka, da nasprotuje spremembi toka. Torej, ko se tok v tuljavi poveča, bo samoinducirana EMF težila k upočasnitvi povečanja toka, in ko se tok zmanjša, nasprotno, bo težila k ohranjanju izginjajočega toka.

Iz tega sledi, da bo EMF samoindukcije, ki se pojavi v tuljavi (prevodniku), vključenem v tokokrog izmeničnega toka, vedno deloval proti toku in upočasnil njegove spremembe. Z drugimi besedami, EMF samoindukcije lahko obravnavamo kot dodaten upor, ki skupaj z aktivnim uporom tuljave preprečuje izmenični tok, ki teče skozi tuljavo.

Upor, ki ga EMF nudi izmeničnemu toku s samoindukcijo, se imenuje induktivni upor.

Induktivni upor bo tem večji kot je induktivnost uporabnika (tokokroga) in čim višja je frekvenca izmeničnega toka. Ta upor je izražen s formulo xl = ωL, kjer je xl induktivni upor v ohmih; L - induktivnost v henryju (gn); ω — kotna frekvenca, kjer je f — trenutna frekvenca).

Poleg induktivnega upora obstaja kapacitivnost, tako zaradi prisotnosti kapacitivnosti v žicah in tuljavah kot v nekaterih primerih vključitve kondenzatorjev v izmenični tokokrog.Z naraščanjem kapacitivnosti C porabnika (vezja) in kotne frekvence toka se kapacitivni upor zmanjšuje.

Kapacitivni upor je enak xc = 1 / ωC, kjer je xc - kapacitivni upor v ohmih, ω - kotna frekvenca, C - porabniška zmogljivost v faradih.

Več o tem preberite tukaj: Reaktanca v elektrotehniki

Odporni trikotnik

Razmislite o vezju, katerega upornost aktivnega elementa r, induktivnost L in kapacitivnost C.

riž. 1. Izmenični tokokrog z uporom, induktorjem in kondenzatorjem.

Impedanca takega vezja je z = √r2+ (хl — xc)2) = √r2 + х2)

Grafično lahko ta izraz prikažemo v obliki tako imenovanega trikotnika upora.

sl. 2. Uporovni trikotnik

Hipotenuza uporovnega trikotnika predstavlja skupni upor vezja, noge - aktivni in reaktivni upor.

Če je eden od uporov vezja (aktiven ali reaktiven) na primer 10 ali večkrat manjši od drugega, potem lahko manjšega zanemarimo, kar lahko enostavno preverimo z neposrednim izračunom.