Активний і реактивний опір, трикутник опорів
Активний і реактивний опори
Опір, який чиниться проходами і споживачами в ланцюгах постійного струму, іменується провідникові.
Якщо який-небудь провідник включити в ланцюг змінного струму, то виявиться, що його опір буде дещо більше, ніж в ланцюзі постійного струму. Це пояснюється явищем, який отримав назву скін-ефекту (поверхневий ефект).
Суть його полягає в наступному. При проходженні змінного струму по провіднику всередині нього існує змінне магнітне поле, що перетинає провідник. Магнітні силові лінії цього поля індукують в провіднику ЕРС, але вона буде не схожою в різних точках перетину провідника: до центру перетину на більше, а до периферії - менше.
Це пояснюється тим, що точки, що лежать ближче до центру, перетинаються величезним числом силових ліній. Під дією цієї ЕРС змінний струм буде розподілятися не за всім перетині провідника помірно, а ближче до його поверхні.
Це рівносильно зменшення корисного перетину провідника, а як слід, підвищенню його опору змінному струмі. Наприклад, мідний дріт довжиною 1 км і діаметром 4 мм чинить опір: постійному струму - 1,86 ом, змінному частотою 800 гц - 1,87 ом, змінним струмом частотою 10000 гц - 2,90 ом.
Опір, який чиниться провідником проходить на нього змінному струмі, іменується активним опором.
Якщо який-небудь споживач не містить в собі індуктивності і ємності (лампочка розжарювання, нагрівальний прилад), то він буде для змінного струму також активним опором.
Активний опір знаходиться в залежності від частоти змінного струму, зростаючи з її підвищенням.
Але багато споживачів володіють індуктивними і ємнісними якостями при проходженні через їх змінного струму. До таких споживачам відносяться трансформатори, дроселі, електромагніти, конденсатори, різного роду дроти і багато інших.
При проходженні через їх змінного струму потрібно враховувати не тільки активне, так і реактивний опір, обумовлене наявністю, в споживача індуктивних і ємнісних параметрів його.
Зрозуміло, що якщо незмінний струм, що проходить по якій-небудь обмотці, переривати і замикати, то відразу з конфігурацією струму буде змінюватися і магнітний потік усередині обмотки, в результаті чого в ній виникне ЕРС самоіндукції.
Те ж саме буде спостерігатися і в обмотці, включеної в ланцюг змінного струму, з тією лише різницею, що тутток безперервно змінюється як за величиною, так і за напрямком. Отже, безперервно змінюватиметься величина магнітного потоку, що пронизує обмотку, і в ній буде индуктироваться ЕРС самоіндукції.
Але напрям ЕРС самоіндукції завжди таке, що протидіє зміні струму. Так, при зростанні струму в обмотці ЕРС самоіндукції буде прагнути затримати наростання струму, а при убуванні струму, навпаки, буде прагнути підтримати зникаючий струм.
Звідси випливає, що ЕРС самоіндукції, що виникає в обмотці (провіднику), включеної в ланцюг змінного струму, буде завжди діяти проти струму, затримуючи його конфігурації. Інакше кажучи, ЕРС самоіндукції можна розглядати як додатковий опір, що надає спільно з активним опором обмотки протидію проходить через обмотку змінному струмі.
Опір, який чиниться змінному струмі ЕРС самоіндукції, носить назву індуктивного опору.
Індуктивний опір буде тим більше, чим більше індуктивність споживача (ланцюга) і вище частота змінного струму. Це опір виражається формулою xl = ωL, де xl - індуктивний опір в омах- L - індуктивність в генрі (гн) - ω - кутова частота де f - частота струму).
Крім індуктивного опору існує ємнісний опір, обумовлює як наявністю ємності в провідниках і обмотках, так і включенням в окремих випадках в ланцюг змінного струму конденсаторів. При збільшенні ємності С споживача (ланцюга) і кутовий частоти струму опір місткості зменшується.
Ємнісний опір одно xс = 1 / ωС, де хс - ємнісний опір в Омасі, ω - кутова частота, С - ємність споживача в Фарада.
трикутник опорів
Розглянемо ланцюг, активний опір частин якої r, індуктивність L і ємність С.
Мал. 1. Ланцюг змінного струму з резистором, котушкою індуктивності і конденсатором.
Опір такого ланцюга z = √r2 + (ХL - xc) 2) = √r2 + x2)
Графічно цей вислів можна зобразити у вигляді, так званого, трикутника опорів.
Рис.2. трикутник опорів
Гіпотенуза трикутника опорів зображує повний опір ланцюга, катети - активний і реактивний опори.
Якщо одне з опорів ланцюга - (активне або реактивне), наприклад, в 10 і більше разів менше іншого, то найменшим можна знехтувати, в чому легко переконатися конкретним розрахунком.
Школя для електрика
- Змінний струм
- Програма навчання Тема 2 Електротехніка
- Щільність струму
- Принцип перетворення механічної енергії в електричну
- Школа для електрика Курс молодого бійця
- Як розрахувати і вибрати перетин силового кабелю
- Найголовніший закон електротехніки закон ома
- Електричний струм
- Активний опір в колі змінного струму
- Електричний опір
- Діючі значення струму і напруги
- Поняття про змінний струм
- Поверхневий ефект і ефект близькості
- Для чого в машинах постійного струму використовується колектор?
- Як зробити потужний електромагніт
- Принцип дії генератора
- Активний опір і котушка індуктивності в колі змінного струму
- Правило лівої руки Русі замкнутого провідника в магнітному полі Електромагнітна індукція
- Електричний опір провідників
- Електричний струм
- Електромагнітна індукція