Aktivní a reaktivní odpor, odporový trojúhelník

Aktivita a reaktivita

Odpor poskytovaný průchody a spotřebiči ve stejnosměrných obvodech se nazývá ohmický odpor.

Pokud je v obvodu střídavého proudu zahrnut jakýkoli vodič, pak se ukáže, že jeho odpor bude o něco vyšší než v obvodu stejnosměrného proudu. Je to způsobeno jevem zvaným kožní efekt (povrchový efekt).

Jeho podstata je následující. Když drátem protéká střídavý proud, existuje v něm střídavé magnetické pole, které prochází drátem. Magnetické siločáry tohoto pole indukují EMF ve vodiči, ale nebude stejné v různých bodech průřezu vodiče: více ke středu průřezu a méně k okraji.

Je to dáno tím, že body ležící blíže středu protíná velké množství siločar. Při působení tohoto EMF nebude střídavý proud distribuován rovnoměrně po celém úseku vodiče, ale blíže k jeho povrchu.

To je ekvivalentní zmenšení užitečného průřezu vodiče a tím zvýšení jeho odolnosti vůči střídavému proudu. Například měděný drát o délce 1 km a průměru 4 mm odolává: DC – 1,86 ohmů, AC 800 Hz – 1,87 ohmů, AC 10 000 Hz – 2,90 ohmů.

Odpor, který vodič klade střídavému proudu, který jím prochází, se nazývá aktivní odpor.

Pokud některý spotřebič neobsahuje indukčnost a kapacitu (žárovka, topné zařízení), pak se bude jednat i o aktivní střídavý odpor.

Aktivní odpor — fyzikální veličina charakterizující odpor elektrického obvodu (nebo jeho plochy) vůči elektrickému proudu v důsledku nevratných přeměn elektrické energie na jiné formy (zejména teplo). Vyjádřeno v ohmech.

Aktivní odpor závisí na Frekvence střídavého prouduroste s jeho nárůstem.

Mnoho spotřebitelů má však indukční a kapacitní vlastnosti, když jimi protéká střídavý proud. Mezi tyto spotřebitele patří transformátory, tlumivky, elektromagnety, kondenzátory, různé typy drátů a mnoho dalších.

Při průjezdu jimi střídavý proud je nutné brát v úvahu nejen aktivní, ale i reaktivitu díky přítomnosti indukčních a kapacitních vlastností ve spotřebiteli.

Je známo, že pokud je stejnosměrný proud procházející každou cívkou přerušen a uzavřen, pak se současně se změnou proudu změní i magnetický tok uvnitř cívky, v důsledku čehož dojde k EMF samoindukce. v něm.

Totéž bude pozorováno v cívce zahrnuté v obvodu střídavého proudu, jen s tím rozdílem, že tok se plynule mění jak co do velikosti, tak do a do. Proto se velikost magnetického toku pronikajícího do cívky bude neustále měnit a indukovat EMF samoindukce.

Ale směr emf samoindukce je vždy takový, že odporuje změně proudu. Takže jak se proud v cívce zvyšuje, samoindukované EMF bude mít tendenci zpomalovat nárůst proudu, a když se proud snižuje, bude mít naopak tendenci udržovat mizející proud.

Z toho vyplývá, že EMF samoindukce vyskytující se v cívce (vodiči) zahrnutém v obvodu střídavého proudu bude vždy působit proti proudu a zpomalovat jeho změny. Jinými slovy, EMF samoindukce lze považovat za přídavný odpor, který spolu s aktivním odporem cívky působí proti střídavému proudu procházejícímu cívkou.

Odpor nabízený emf střídavému proudu samoindukcí se nazývá indukční odpor.

Indukční odpor bude tím větší, čím větší bude indukčnost uživatele (obvodu) a čím vyšší bude frekvence střídavého proudu. Tento odpor je vyjádřen vzorcem xl = ωL, kde xl je indukční odpor v ohmech; L — indukčnost v henry (gn); ω — úhlová frekvence, kde f — aktuální frekvence).

Kromě indukčního odporu existuje kapacita, která je způsobena jak přítomností kapacity ve vodičích a cívkách, tak v některých případech zahrnutím kondenzátorů do střídavého obvodu.S rostoucí kapacitou C spotřebiče (obvodu) a úhlovou frekvencí proudu klesá kapacitní odpor.

Kapacitní odpor je roven xc = 1 / ωC, kde xc — kapacitní odpor v ohmech, ω — úhlová frekvence, C — kapacita spotřebiče ve faradech.

Přečtěte si o tom více zde: Reaktance v elektrotechnice

Odporový trojúhelník

Uvažujme obvod, jehož odpor aktivního prvku r, indukčnost L a kapacita C.

Rýže. 1. Střídavý obvod s rezistorem, induktorem a kondenzátorem.

Impedance takového obvodu je z = √r2+ (хl — xc)2) = √r2 + х2)

Graficky lze tento výraz znázornit ve formě tzv. odporového trojúhelníku.

Obr. 2. Odporový trojúhelník

Přepona odporového trojúhelníku představuje celkový odpor obvodu, nohy - aktivní a reaktivní odpor.

Pokud je jeden z odporů obvodu (aktivní nebo jalový) například 10krát nebo vícekrát menší než druhý, pak lze ten menší zanedbat, což lze snadno ověřit přímým výpočtem.