Ємнісний та індуктивний опори змінного струму
Активний і реактивний опори.
Опір, який створюється проходами і споживачами в колах постійного струму, називається оммічним опором.
Якщо який-небудь провідник включити в коло змінного струму, то виявиться, що його опір буде дещо більший, ніж в колі постійного струму. Це пояснюється явищем, що отримало назву скін-ефекту (поверхневий ефект).
Суть його полягає в наступному. При проходженні змінного струму по провідникові всередині нього існує змінне магнітне поле, що перетинає провідник. Магнітні силові лінії цього поля індукують в провіднику ЕРС, проте вона буде не однаковою в різних точках перетину провідника: до центру перетину більше, а до периферії — менше.
Це пояснюється тим, що точки, які лежать ближче до центру, перетинаються великим числом силових ліній. Під дією цієї ЕРС змінний струм розподілятиметься не по всьому перетину провідника рівномірно, а ближче до його поверхні.
Це рівносильно зменшенню корисного перетину провідника, а отже, збільшенню його опору змінному струму. Наприклад, мідний дріт довжиною 1 км. і діаметром 4 мм чинить опір: постійному струму - 1,86 Ом, змінному частотою 800 Гц - 1,87 ом, змінному струму частотою 10000 Гц - 2,90 Ом.
Опір, що створюється провідником при проходженні по ньому змінного струму, називається 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 залежить від частоти змінного струму, зростаючи з її збільшенням.
Проте багато споживачів володіють індуктивними і ємнісними властивостями при проходженні через них змінного струму. До таких споживачів відносяться трансформатори, дроселі, електромагнітні конденсатори, різного роду провода і багато інших.
При проходженні через них постійного струму необхідно враховувати не тільки активний, але і реактивний опір, обумовлений наявністю, в споживачі індуктивних і ємнісних властивостей його.
Відомо, що якщо постійний струм, що проходить по якій-небудь обмотці, переривати і замикати, то одночасно із зміною струму змінюватиметься і магнітний потік всередині обмотки, внаслідок чого в ній виникне ЕРС самоіндукції.
Те ж саме спостерігатиметься і в обмотці, ввімкненій в коло змінного струму, з тією лише різницею, що тут струм безперервно змінюється як по величині, так і по напряму. Отже, безперервно змінюватиметься величина магнітного потоку, який пронизує обмотку, і в ній індукуватиметься ЕРС самоіндукції.
Але напрям ЕРС самоіндукції завжди такий, що протидіє зміні струму. Так, при зростанні струму в обмотці ЕРС самоіндукції прагнутиме затримати наростання струму, а при зменшені струму, навпаки, прагнутиме підтримати зникаючий струм.
|
|
|
Звідси випливає, що ЕРС самоіндукції, що виникає в обмотці (провіднику), включеній в коло змінного струму, завжди діятиме проти струму, затримуючи його зміни. Інакше кажучи, ЕРС самоіндукції можна розглядати як додатковий опір, що надає разом з активним опором обмотки протидію змінному струму, що проходить через обмотку.
Опір, що створюється змінному струму ЕРС самоіндукції, носить назву індуктивного опору.
Індуктивний опір буде тим більшим, чим більша індуктивність споживача (кола) і вище частота змінного струму. Цей опір виражається формулою xl = ωL , де xl - індуктивний опір в Омах; L - індуктивність в Генрі (Гн); ω- кутова частота де f - частота струму).
Окрім індуктивного опору існує ємнісний опір, що обумовлюється як наявністю ємності в провідниках і обмотках, так і включенням в окремих випадках в коло змінного струму конденсаторів. При збільшенні ємності С споживача (кола) і кутової частоти струму ємнісний опір зменшується.
Ємнісний опір рівний xс = 1/ωС, де хс — ємнісний опір в омах, ω - кутова частота, С - ємність споживача у фарадах.
|
|
|
Трикутник опорів
Розглянемо коло, активний опір елементів якого r, індуктивність L і ємність С.
. 1. Коло змінного струму з резистором, котушкою індуктивності і конденсатором.
Повний опір такого кола z = √r2+ (хl - xc)2) = √r2 + x2)
Графічно цей вираз можна зобразити у вигляді, так званого, трикутника опорів.
. Трикутник опорів
Гіпотенуза трикутника опорів зображає повний опір кола, катети — активний і реактивний опори.
Якщо один з опорів кола - (активний або реактивний), наприклад, в 10 і більше разів менше іншого, то меншим можна нехтувати, в чому легко переконатися безпосереднім розрахунком.
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 915; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!