Активное и реактивное сопротивления

Сопротивление, оказываемое проходами и потребителями в цепях неизменного тока, именуется омическим сопротивлением.

Если какой-нибудь проводник включить в цепь переменного тока, то окажется, что его сопротивление будет несколько больше, чем в цепи неизменного тока. Это разъясняется явлением, получившим заглавие скин-эффекта (поверхностный эффект).

Суть его заключается в последующем. При прохождении переменного тока по проводнику снутри него существует переменное магнитное поле, пересекающее проводник. Магнитные силовые полосы этого поля индуктируют в проводнике ЭДС, но она будет не схожей в разных точках сечения проводника: к центру сечения на больше, а к периферии — меньше.

Это разъясняется тем, что точки, лежащие поближе к центру, пересекаются огромным числом силовых линий. Под действием этой ЭДС переменный ток будет распределяться не по всему сечению проводника умеренно, а поближе к его поверхности.

Это равносильно уменьшению полезного сечения проводника, а как следует, повышению его сопротивления переменному току. К примеру, медный провод длиной 1 км и поперечником 4 мм оказывает сопротивление: неизменному току — 1,86 ом, переменному частотой 800 гц — 1,87 ом, переменному току частотой 10000 гц — 2,90 ом.

Сопротивление, оказываемое проводником проходящему на нему переменному току, именуется активным сопротивлением.

Если какой-нибудь потребитель не содержит внутри себя индуктивности и емкости (лампочка накаливания, нагревательный прибор), то он будет являться для переменного тока также активным сопротивлением.

Активное сопротивление находится в зависимости от частоты переменного тока, возрастая с ее повышением.

Но многие потребители владеют индуктивными и емкостными качествами при прохождении через их переменного тока. К таким потребителям относятся трансформаторы, дроссели, электромагниты, конденсаторы, различного рода провода и многие другие.

При прохождении через их переменного тока нужно учесть не только лишь активное, да и реактивное сопротивление, обусловленное наличием, в потребителе индуктивных и емкостных параметров его.

Понятно, что если неизменный ток, проходящий по какой-нибудь обмотке, прерывать и замыкать, то сразу с конфигурацией тока будет изменяться и магнитный поток снутри обмотки, в итоге чего в ней возникнет ЭДС самоиндукции.

То же самое будет наблюдаться и в обмотке, включенной в цепь переменного тока, с той только различием, что тутток безпрерывно меняется как по величине, так и по направлению. Как следует, безпрерывно будет изменяться величина магнитного потока, пронизывающего обмотку, и в ней будет индуктироваться ЭДС самоиндукции.

Но направление ЭДС самоиндукции всегда таково, что противодействует изменению тока. Так, при возрастании тока в обмотке ЭДС самоиндукции будет стремиться задержать нарастание тока, а при убывании тока, напротив, будет стремиться поддержать исчезающий ток.

Отсюда следует, что ЭДС самоиндукции, возникающая в обмотке (проводнике), включенной в цепь переменного тока, будет всегда действовать против тока, задерживая его конфигурации. По другому говоря, ЭДС самоиндукции можно рассматривать как дополнительное сопротивление, оказывающее совместно с активным сопротивлением обмотки противодействие проходящему через обмотку переменному току.

Сопротивление, оказываемое переменному току ЭДС самоиндукции, носит заглавие индуктивного сопротивления.

Индуктивное сопротивление будет тем больше, чем больше индуктивность потребителя (цепи) и выше частота переменного тока. Это сопротивление выражается формулой xl = ωL, где xl — индуктивное сопротивление в омах; L — индуктивность в генри (гн); ω — угловая частота где f — частота тока).

Не считая индуктивного сопротивления существует емкостное сопротивление, обусловливаемое как наличием емкости в проводниках и обмотках, так и включением в отдельных случаях в цепь переменного тока конденсаторов. При увеличении емкости С потребителя (цепи) и угловой частоты тока емкостное сопротивление миниатюризируется.

Емкостное сопротивление равно xс = 1/ωС, где хс — емкостное сопротивление в омах, ω — угловая частота, С — емкость потребителя в фарадах.

Треугольник сопротивлений

Разглядим цепь, активное сопротивление частей которой r, индуктивность L и емкость С.

Рис. 1. Цепь переменного тока с резистором, катушкой индуктивности и конденсатором.

Полное сопротивление таковой цепи z = √r²+ (хl — xc)²) = √r² + x²)

Графически это выражение можно изобразить в виде, так именуемого, треугольника сопротивлений.

Рис.2. Треугольник сопротивлений

Гипотенуза треугольника сопротивлений изображает полное сопротивление цепи, катеты — активное и реактивное сопротивления.

Если одно из сопротивлений цепи — (активное либо реактивное), к примеру, в 10 и поболее раз меньше другого, то наименьшим можно пренебречь, в чем просто убедиться конкретным расчетом.

Школя для электрика