Actieve en reactieve weerstand, weerstandsdriehoek

Activiteit en reactiviteit

De weerstand die wordt geboden door doorgangen en verbruikers in DC-circuits wordt ohmse weerstand genoemd.

Als er een draad in het AC-circuit zit, blijkt dat de weerstand iets hoger zal zijn dan in het DC-circuit. Dit komt door een fenomeen dat het skin-effect wordt genoemd (oppervlakte-effect).

De essentie is als volgt. Wanneer een wisselstroom door een draad vloeit, bestaat er binnenin een wisselend magnetisch veld dat de draad doorkruist. De magnetische krachtlijnen van dit veld induceren een EMF in de geleider, maar deze zal niet hetzelfde zijn op verschillende punten van de dwarsdoorsnede van de geleider: meer naar het midden van de dwarsdoorsnede en minder naar de omtrek.

Dit komt door het feit dat de punten die dichter bij het midden liggen, worden doorkruist door een groot aantal krachtlijnen. Onder invloed van deze EMF zal de wisselstroom niet gelijkmatig over het hele gedeelte van de geleider worden verdeeld, maar dichter bij het oppervlak.

Dit komt overeen met het verkleinen van de bruikbare doorsnede van de geleider en dus het verhogen van de weerstand tegen wisselstroom. Een koperdraad van 1 km lang en met een diameter van 4 mm biedt bijvoorbeeld weerstand aan: DC — 1,86 ohm, AC 800 Hz — 1,87 ohm, AC 10.000 Hz — 2,90 ohm.

De weerstand die een geleider biedt aan een wisselstroom die er doorheen gaat, wordt actieve weerstand genoemd.

Als een consument geen inductantie en capaciteit heeft (gloeilamp, verwarmingsapparaat), dan is het ook een actieve AC-weerstand.

Actieve weerstand - een fysieke grootheid die de weerstand van een elektrisch circuit (of zijn gebied) tegen elektrische stroom kenmerkt als gevolg van onomkeerbare transformaties van elektrische energie in andere vormen (voornamelijk warmte). Uitgedrukt in ohm.

Actieve weerstand is afhankelijk van AC-frequentieneemt toe met zijn toename.

Veel verbruikers hebben echter inductieve en capacitieve eigenschappen wanneer er wisselstroom doorheen stroomt. Deze verbruikers zijn onder meer transformatoren, smoorspoelen, elektromagneten, condensatoren, verschillende soorten draden en vele anderen.

Bij het passeren ervan wisselstroom het is noodzakelijk om niet alleen rekening te houden met actieve, maar ook met reactiviteit vanwege de aanwezigheid van inductieve en capacitieve eigenschappen bij de consument.

Het is bekend dat als de gelijkstroom die door elke spoel gaat wordt onderbroken en gesloten, tegelijkertijd met de verandering van de stroom, ook de magnetische flux in de spoel zal veranderen, waardoor een EMF van zelfinductie zal optreden in het.

Hetzelfde zal worden waargenomen in de spoel die is opgenomen in het AC-circuit, met het enige verschil dat de tock continu verandert, zowel in grootte als in en naar. Daarom zal de grootte van de magnetische flux die de spoel binnendringt continu veranderen en induceren EMF van zelfinductie.

Maar de richting van de emf van zelfinductie is altijd zodanig dat deze de stroomverandering tegenwerkt. Dus als de stroom in de spoel toeneemt, zal de zelf-geïnduceerde EMF de neiging hebben om de toename van de stroom te vertragen, en als de stroom afneemt, zal het de neiging hebben om de verdwijnende stroom in stand te houden.

Hieruit volgt dat de EMF van zelfinductie die optreedt in de spoel (geleider) die is opgenomen in het wisselstroomcircuit altijd tegen de stroom in zal werken, waardoor de veranderingen worden vertraagd. Met andere woorden, de EMF van zelfinductie kan worden beschouwd als een extra weerstand die, samen met de actieve weerstand van de spoel, de wisselstroom die door de spoel gaat tegengaat.

De weerstand die de emf biedt aan een wisselstroom door zelfinductie wordt inductieve weerstand genoemd.

De inductieve weerstand zal zijn hoe groter de inductantie van de gebruiker (circuit) en hoe hoger de frequentie van de wisselstroom. Deze weerstand wordt uitgedrukt door de formule xl = ωL, waarbij xl de inductieve weerstand in ohm is; L — inductantie in henry (gn); ω — hoekfrequentie, waarbij f — huidige frequentie).

Naast inductieve weerstand is er capaciteit, vanwege zowel de aanwezigheid van capaciteit in de draden en spoelen als de opname van condensatoren in het AC-circuit in sommige gevallen.Naarmate de capaciteit C van de verbruiker (circuit) en de hoekfrequentie van de stroom toenemen, neemt de capacitieve weerstand af.

Capacitieve weerstand is gelijk aan xc = 1 / ωC, waarbij xc — capacitieve weerstand in ohm, ω — hoekfrequentie, C — verbruikerscapaciteit in farads.

Lees er hier meer over: Reactantie in de elektrotechniek

Weerstand driehoek

Beschouw een circuit waarvan de actieve elementweerstand r, inductantie L en capaciteit C.

Rijst. 1. Wisselstroomcircuit met weerstand, inductor en condensator.

De impedantie van zo'n schakeling is z = √r2+ (хl — xc)2) = √r2 + х2)

Grafisch kan deze uitdrukking worden weergegeven in de vorm van de zogenaamde weerstandsdriehoek.

Afb. 2. Weerstandsdriehoek

De hypotenusa van de weerstandsdriehoek vertegenwoordigt de totale weerstand van het circuit, de benen - actieve en reactieve weerstand.

Als een van de weerstanden van het circuit (actief of reactief) bijvoorbeeld 10 of meer keer kleiner is dan de andere, dan kan de kleinere worden verwaarloosd, wat gemakkelijk kan worden gecontroleerd door directe berekening.