Понятие активного и реактивного сопротивлений
Активное сопротивление — сопротивление электрической цепи или её участка, обуславливающее превращение электрической энергии в другие виды энергии, например, в механическую энергию (в электродвигателях), в тепловую энергию (нагрев проводников, диэлектриков), в электромагнитное излучение и т.д.
При прохождении тока через элементы, имеющие активное сопротивление, потери выделяющейся мощности необратимы. Примером может служить резистор, выделяющееся на нем тепло, обратно в электрическую энергию не превращается.
Отличительной чертой элементов имеющих чисто активное сопротивление – это совпадение по фазе тока и напряжения, поэтому вычислить его можно по формуле:
где R - активное сопротивление (Ом), U - напряжение (В), I - ток (А)
Активное сопротивление зависит от физических параметров проводника, таких как плотность проводника 𝛒, площадь сечения проводника S, длина проводника l.
Активное сопротивление не зависит от частоты переменного тока.
Однако многие потребители обладают индуктивными и емкостными свойствами при прохождении через них переменного тока. К таким потребителям относятся трансформаторы, дроссели, электромагниты, конденсаторы, различного рода провода и многие другие.
При прохождении через них переменного тока необходимо учитывать не только активное, но и реактивное сопротивление, обусловленное наличием, в потребителе индуктивных и емкостных свойств.
Известно, что если постоянный ток, проходящий по какой-либо обмотке, прерывать и замыкать, то одновременно с изменением тока будет изменяться и магнитный поток внутри обмотки, в результате чего в ней возникнет ЭДС самоиндукции.
То же самое будет наблюдаться и в обмотке, включенной в цепь переменного тока, с той лишь разницей, что здесь ток непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению. Следовательно, непрерывно 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, наоборот, 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 изменения. Иначе говоря, ЭДС самоиндукции можно рассматривать как дополнительное сопротивление, оказывающее вместе с активным сопротивлением обмотки противодействие проходящему через обмотку переменному току.
Сопротивление, оказываемое переменному току ЭДС самоиндукции, носит название индуктивного сопротивления.
Индуктивное сопротивление будет тем больше, чем больше индуктивность потребителя (цепи) и выше частота переменного тока. Это сопротивление выражается формулой:
где XL - индуктивное сопротивление в
омах (Ом), L - индуктивность в генри (Гн), ω - угловая частота (ω=2πf где f - частота
тока.)
График зависимости индуктивного сопротивления от угловой частоты
В цепи постоянного тока ω=0, следовательно XL=0, индуктивность является закороткой.
Кроме индуктивного сопротивления существует емкостное сопротивление, обусловленное 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 уменьшается.
Емкостное сопротивление равно:
где Xс — емкостное сопротивление в омах (Ом),ω - угловая частота, С - емкость потребителя
в фарадах (Ф).
График зависимости ёмкостного сопротивления от угловой частоты
В цепи постоянного тока ω=0, следовательно XС=∞, ёмкость (конденсатор) ток не пропускает.
Комментариев нет:
Отправить комментарий