Formula e rezistencës së kondensatorit. Reaksioni aktiv, kapacitiv dhe induktiv

Kondensatori siguron një rezistencë të caktuar ndaj rrymës alternative dhe nuk kryen fare rrymë direkte. Kjo pronë përdoret në fusha të ndryshme të radio-elektronikës dhe inxhinierisë elektrike. Kapaciteti në një qark të rrymës alternative varet nga frekuenca e kësaj të fundit dhe kapaciteti i kondensatorit.

Konceptet Bazë

Kapaciteti është sasia, i cili krijohet nga një kondensator i lidhur me qarkun. Rezistenca e telave të furnizimit duhet të jetë jo e papërfillshme. Kur furnizohet rryma alternative, proceset lindin për shkak të ngarkesës periodike dhe shkarkimit të kondensatorit.

Periudha është e ndarë në katër tremujorë. Gjatë tremujorit të parë tensioni rritet. Në këtë moment, një rrymë karikimi kalon nëpër qark, forca e së cilës do të ulet, duke arritur zero kur forca elektromotore arrin një maksimum pozitiv. Kondensatori është plotësisht i ngarkuar. Pas kësaj, do të fillojë rënia e tensionit. Kondensatori do të shkarkohet përmes ngarkesës së lidhur me të. Rryma do të rrjedhë nëpër qark.

Në fund të gjysmë ciklit, voltazhi do të jetë zero, dhe rryma do të jetë më e madhe. Shkarkimi ka përfunduar. Në fillim të tremujorit të tretë forca elektromotore do të rritet duke ndryshuar drejtimin e saj. Procesi i karikimit do të fillojë përsëri. Drejtimi i rrymës së karikimit në tremujorin e tretë do të jetë i njëjtë si në atë të mëparshëm. Me ngarkimin e kondensatorit, kjo vlerë do të ulet. Deri në fund të tremujorit të tretë do të përfundojë procesi i tarifimit.

Forca elektromotore do të arrijë vlerën e saj më të madhe negative. Dhe në pjatën, e cila kishte një ngarkesë pozitive gjatë gjysmë ciklit të parë, tani do të ketë një ngarkesë negative. Gjatë tremujorit të katërt, vlera e forcës elektromotore do të priret sërish në zero. Kondensatori do të shkarkohet. Prandaj, një rrymë në rritje gradualisht do të shfaqet në qark. Procesi përsëritet. Kështu, faza AC në qarkun e kondensatorit e çon fazën e tensionit me 90 gradë.

Formula e rezistencës

Formula e kapacitetit rrjedh si më poshtë:

Për të marrë vlerën e kapacitetit në ohmë, pjesëtoni një me numrin e marrë pas shumëzimit të frekuencës këndore me kapacitetin. Nga kjo formulë del se sa më i madh të jetë kapaciteti i kondensatorit ose frekuenca e rrymës alternative, aq më e ulët është rezistenca e tij.

Kur frekuenca është zero (rryma e drejtpërdrejtë), kapaciteti bëhet pafundësisht i madh. Një kondensator shumë i madh do të përcjellë rrymë në një gamë të gjerë frekuencash.

Aplikimi në praktikë

Karakteristikat e një kondensatori përdoren në hartimin e filtrave të ndryshëm. Efekti i kapacitetit në këtë rast varet nga mënyra e lidhjes së pjesës:

• Nëse lidhet paralelisht me ngarkesën, do të merrni një filtër që bllokon frekuencat e larta. Me rritjen e tyre, rezistenca e kondensatorit zvogëlohet. Në përputhje me rrethanat, ngarkesa në frekuenca të larta shmanget më shumë sesa në frekuenca të ulëta.
• Nëse pjesa është e lidhur në seri me ngarkesën, do të merrni një filtër që vonon frekuencat e ulëta. Ky qark gjithashtu nuk lejon që tensioni DC të kalojë.

Një fushë tjetër e aplikimit është ndarja e komponentit të ndryshueshëm nga ai konstant. Për shembull, në fazat e fundit të përforcuesve audio. Sa më i lartë të jetë kapaciteti, aq më e ulët është frekuenca që mund të riprodhojë altoparlanti i lidhur.

Për shkak të vetive të tyre, kondensatorët përdoren në rastet kur është e nevojshme të transmetohet rryma direkte dhe alternative përmes të njëjtave tela. Burimi i tensionit konstant është i lidhur me telin e përbashkët dhe terminalin e dytë të kapacitetit, përmes së cilës lidhet burimi i tensionit alternativ. Nga ana tjetër, ndodh një ndarje: konsumatori AC lidhet përmes një kondensatori me të njëjtin kapacitet dhe konsumatori DC lidhet drejtpërdrejt me terminalet e pjesës.

Një shembull i zakonshëm i përdorimit të tillë është një antenë televizive në natyrë me një përforcues. Vetë televizori ose një pajisje e lidhur me kabllon, e quajtur "injektor", furnizon tensionin e furnizimit. Përforcuesi i antenës ndan dhe filtron sinjalet. Kështu, Kondensatori i kapacitetit përdoret gjerësisht. Filtrat sigurojnë vonesë të disa sinjaleve dhe kalimin e të tjerëve.

Falë kësaj vetie, është e mundur të transmetohet njëkohësisht tensioni alternativ dhe ai i drejtpërdrejtë, gjë që nuk ka rëndësi të vogël gjatë ndërtimit të disa linjave të komunikimit.

PËRKUFIZIM

Kondensator, në rastin më të thjeshtë, përbëhet nga dy përçues (pllaka) metalike, të cilët ndahen nga një shtresë dielektrike. Secila prej pllakave të kondensatorit ka terminalin e vet dhe mund të lidhet me një qark elektrik.

Një kondensator karakterizohet duke përdorur një numër parametrash (kapacitet, tension operativ, etj.), Një nga këto karakteristika është rezistenca. Kondensatori praktikisht nuk lejon që rryma elektrike e drejtpërdrejtë të kalojë. Kjo do të thotë, rezistenca e kondensatorit është pafundësisht e madhe për rrymën e drejtpërdrejtë, por ky është rasti ideal. Një rrymë shumë e vogël mund të rrjedhë përmes një dielektrike të vërtetë. Kjo rrymë quhet rrymë rrjedhjeje. Rryma e rrjedhjes është një tregues i cilësisë së dielektrikut të përdorur në prodhimin e kondensatorit. Me kondensatorët modernë, rryma e rrjedhjes është disa fraksione të mikroamperit. Rezistenca e kondensatorit në këtë rast mund të llogaritet duke përdorur ligjin e Ohmit për një seksion të qarkut, duke ditur tensionin në të cilin ngarkohet kondensatori dhe rryma e rrjedhjes. Por zakonisht, kur zgjidhen problemet arsimore, rezistenca e një kondensatori ndaj rrymës direkte konsiderohet pafundësisht e madhe.

Rezistenca e kondensatorit ndaj tensionit të alternuar

Kur një kondensator është i lidhur me një qark të rrymës alternative, rryma rrjedh lirshëm nëpër kondensator. Kjo mund të shpjegohet shumë thjesht: ndodh një proces i ngarkimit dhe shkarkimit të vazhdueshëm të kondensatorit. Në këtë rast, ata thonë se qarku përmban reaktancë kapacitore të kondensatorit, përveç rezistencës aktive.

Dhe kështu, një kondensator, i cili është i lidhur me një qark të rrymës alternative, sillet si rezistencë, domethënë ndikon në rrymën që rrjedh në qark. Ne e shënojmë vlerën e kapacitetit si , vlera e tij lidhet me frekuencën e rrymës dhe përcaktohet nga formula:

ku është frekuenca e rrymës alternative; - frekuenca këndore e rrymës; C është kapaciteti i kondensatorit.

Nëse një kondensator është i lidhur me një qark të rrymës alternative, atëherë nuk harxhohet energji në të, sepse faza e rrymës zhvendoset në lidhje me tensionin me . Nëse marrim parasysh një periudhë të lëkundjes së rrymës në qark (T), atëherë ndodh si më poshtë: kur kondensatori ngarkohet (kjo është në ), energjia ruhet në fushën e kondensatorit; në periudhën e ardhshme kohore (), kondensatori shkarkon dhe lëshon energji në qark. Prandaj, reaksioni kapacitiv quhet reaktiv (pa vat).

Duhet të theksohet se në çdo kondensator real, fuqia reale (fuqia e humbjes) ende shpenzohet kur rryma alternative rrjedh nëpër të. Kjo është shkaktuar nga ndryshimet që ndodhin në gjendjen e dielektrikës së kondensatorit. Përveç kësaj, ka disa rrjedhje në izolimin e pllakave të kondensatorit, kështu që shfaqet një rezistencë e vogël aktive, e cila, si të thuash, është e lidhur paralelisht me kondensatorin.

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

Ushtrimi	Qarku oscilues ka një rezistencë (R), një induktor (L) dhe një kondensator C (Fig. 1). Me të është lidhur një tension i jashtëm, amplituda e të cilit është e barabartë me , dhe frekuenca është . Sa është amplituda e rrymës në qark?
Zgjidhje	Rezistenca e qarkut në figurën 1 përbëhet nga rezistenca aktive R, kapaciteti i kondensatorit dhe rezistenca e induktorit. Rezistenca totale e një qarku (Z) që përmban elementët e mësipërm gjendet si: Ligji i Ohmit për seksionin tonë të qarkut mund të shkruhet si: Le të shprehim amplituda e dëshiruar e rrymës nga (1.2), të zëvendësojmë anën e djathtë të formulës (1.1) në vend të Z, dhe kemi:
Përgjigju

Reaktanca– rezistenca elektrike ndaj rrymës alternative, e shkaktuar nga transferimi i energjisë nga një fushë magnetike në induktorë ose një fushë elektrike në kondensatorë.

Elementet që kanë reaktancë quhen reaktive.

Reaktansa e induktorit.

Kur rrjedh rryma AC I në një spirale, një fushë magnetike krijon një EMF në kthesat e saj, e cila parandalon ndryshimin e rrymës.
Kur rryma rritet, EMF është negativ dhe parandalon rritjen e rrymës; kur zvogëlohet, është pozitive dhe parandalon uljen e saj, duke i rezistuar kështu ndryshimit të rrymës gjatë gjithë periudhës.

Si rezultat i kundërveprimit të krijuar, në terminalet e induktorit në antifazë formohet një tension. U, duke shtypur EMF, e barabartë me të në amplitudë dhe e kundërta në shenjë.

Kur rryma kalon në zero, amplituda e EMF arrin vlerën e saj maksimale, e cila formon një mospërputhje në kohë midis rrymës dhe tensionit prej 1/4 e periudhës.

Nëse aplikoni tension në terminalet e induktorit U, rryma nuk mund të fillojë menjëherë për shkak të kundër-emf të barabartë me -U Prandaj, rryma në induktancë gjithmonë do të mbetet prapa tensionit me një kënd prej 90°. Zhvendosja në rrymën e vonuar quhet pozitive.

Le të shkruajmë shprehjen për vlerën e tensionit të menjëhershëm u bazuar në EMF ( ε ), e cila është proporcionale me induktivitetin L dhe shkalla e ndryshimit të rrymës: u = -ε = L(di/dt).
Prej këtu shprehim rrymën sinusoidale.

Integral i një funksioni mëkat (t) do -cos(t), ose një funksion të barabartë sin (t-π/2).
Diferenciale dt funksione mëkat (ωt) do të lërë shenjën integrale me një faktor 1 /ω .
Si rezultat, marrim shprehjen për vlerën aktuale të menjëhershme me një zhvendosje nga funksioni i stresit me një kënd π/2(90°).
Për vlerat RMS U Dhe I në këtë rast mund të shkruajmë .

Si rezultat, kemi një varësi të rrymës sinusoidale nga tensioni sipas ligjit të Ohm-it, ku në emërues në vend të R shprehje ωL, e cila është reaktanca:

Reaktanca e induktancave quhet induktive.

Reaksioni i kondensatorit.

Rryma elektrike në një kondensator është një pjesë ose një grup procesesh të ngarkimit dhe shkarkimit të tij - akumulimi dhe lirimi i energjisë nga fusha elektrike midis pllakave të tij.

Në një qark AC, kondensatori do të ngarkojë në një vlerë të caktuar maksimale derisa rryma të ndryshojë drejtimin. Rrjedhimisht, në momentet e vlerës së amplitudës së tensionit në kondensator, rryma në të do të jetë e barabartë me zero. Kështu, voltazhi në kondensator dhe rryma do të kenë gjithmonë një ndryshim kohor prej një periudhe çerek.

Si rezultat, rryma në qark do të kufizohet nga rënia e tensionit në kondensator, e cila krijon një reaktancë të rrymës alternative që është në përpjesëtim të kundërt me shkallën e ndryshimit të rrymës (frekuencës) dhe kapacitetit të kondensatorit.

Nëse aplikoni tension në një kondensator U, rryma do të fillojë menjëherë nga vlera maksimale, më pas do të ulet në zero. Në këtë kohë, voltazhi në terminalet e tij do të rritet nga zero në maksimum. Rrjedhimisht, voltazhi në pllakat e kondensatorit vonon rrymën në fazë me një kënd prej 90 °. Ky zhvendosje fazore quhet negativ.

Rryma në një kondensator është një funksion derivat i ngarkesës së tij i = dQ/dt = C(du/dt).
Derivat i mëkat (t) do kosto(t) ose një funksion të barabartë sin (t+π/2).
Pastaj për tensionin sinusoidal u = U amp sin(ωt) Le të shkruajmë shprehjen për vlerën aktuale të menjëhershme si më poshtë:

i = U amp ωCsin (ωt+π/2).

Prej këtu shprehim raportin e vlerave rrënjë-mesatare-katror .

Ligji i Ohmit dikton që 1 /ωC nuk është gjë tjetër veçse reaktancë për një rrymë sinusoidale:

Reaktanca e një kondensatori në literaturën teknike shpesh quhet kapacitiv. Mund të përdoret, për shembull, në organizimin e ndarësve kapacitiv në qarqet e rrymës alternative.

Llogaritësi i reaktancës në internet

Duhet të futni vlerat dhe të klikoni në tabelë.
Kur ndërroni shumëzuesit, rezultati rillogaritet automatikisht.

Në të cilin një alternator prodhon një tension sinusoidal. Le të shohim se çfarë ndodh në qark kur mbyllim çelësin. Ne do të konsiderojmë momentin fillestar kur tensioni i gjeneratorit është zero.

Në tremujorin e parë të periudhës, tensioni në terminalet e gjeneratorit do të rritet, duke filluar nga zero, dhe kondensatori do të fillojë të ngarkohet. Një rrymë do të shfaqet në qark, por në momentin e parë të karikimit të kondensatorit, përkundër faktit se voltazhi në pllakat e tij sapo është shfaqur dhe është ende shumë i vogël, rryma në qark (rryma e ngarkesës) do të jetë më e madhja. Ndërsa ngarkesa në kondensator rritet, rryma në qark zvogëlohet dhe arrin zero në momentin kur kondensatori është plotësisht i ngarkuar. Në këtë rast, tensioni në pllakat e kondensatorit, duke ndjekur rreptësisht tensionin e gjeneratorit, bëhet në këtë moment maksimal, por i shenjës së kundërt, d.m.th., i drejtuar drejt tensionit të gjeneratorit.

Oriz. 1. Ndryshimi i rrymës dhe tensionit në një qark me kapacitet

Kështu, rryma nxiton me forcën më të madhe në kondensatorin pa ngarkesë, por menjëherë fillon të ulet pasi pllakat e kondensatorit mbushen me ngarkesa dhe bien në zero, duke e ngarkuar plotësisht.

Le ta krahasojmë këtë fenomen me atë që ndodh me rrjedhën e ujit në një tub që lidh dy enë komunikuese (Fig. 2), njëra prej të cilave është e mbushur dhe tjetra bosh. Sapo të tërhiqni valvulën që bllokon rrugën e ujit, uji do të vërshojë menjëherë nga ena e majtë nën presion të lartë përmes tubit në enën e djathtë të zbrazët. Megjithatë, menjëherë presioni i ujit në tub do të fillojë të dobësohet gradualisht, për shkak të nivelimit të niveleve në enët, dhe do të bjerë në zero. Rrjedha e ujit do të ndalet.

Oriz. 2. Ndryshimi i presionit të ujit në tubin që lidh enët komunikuese është i ngjashëm me ndryshimin e rrymës në qark gjatë karikimit të kondensatorit

Në mënyrë të ngjashme, rryma së pari rrjedh në një kondensator të pa ngarkuar, dhe pastaj gradualisht dobësohet ndërsa ngarkohet.

Me fillimin e tremujorit të dytë të periudhës, kur tensioni i gjeneratorit fillimisht fillon ngadalë, dhe më pas zvogëlohet gjithnjë e më shpejt, kondensatori i ngarkuar do të shkarkohet në gjenerator, i cili do të shkaktojë një rrymë shkarkimi në qark. Ndërsa tensioni i gjeneratorit zvogëlohet, kondensatori shkarkohet gjithnjë e më shumë dhe rryma e shkarkimit në qark rritet. Drejtimi i rrymës së shkarkimit në këtë tremujor të periudhës është i kundërt me drejtimin e rrymës së ngarkesës në tremujorin e parë të periudhës. Prandaj, kurba aktuale, pasi ka kaluar vlerën zero, tani ndodhet nën boshtin e kohës.

Deri në fund të gjysmë-ciklit të parë, voltazhi në gjenerator, si dhe në kondensator, shpejt i afrohet zeros, dhe rryma në qark ngadalë arrin vlerën e saj maksimale. Duke kujtuar se madhësia e rrymës në qark është më e madhe, sa më e madhe të jetë sasia e ngarkesës së transferuar përgjatë qarkut, do të bëhet e qartë pse rryma arrin maksimumin e saj kur voltazhi në pllakat e kondensatorit, dhe për rrjedhojë ngarkesa e kondensatorit, zvogëlohet shpejt.

Me fillimin e tremujorit të tretë të periudhës, kondensatori fillon të ngarkohet përsëri, por polariteti i pllakave të tij, si dhe polariteti i gjeneratorit, ndryshojnë në të kundërtën, dhe rryma, duke vazhduar të rrjedhë në të njëjtin drejtim. , fillon të ulet me ngarkimin e kondensatorit.Në fund të tremujorit të tretë të periudhës, kur tensionet në gjenerator dhe kondensator arrijnë maksimumin e tyre, rryma bëhet zero.

Në tremujorin e fundit të periudhës, voltazhi, duke u ulur, bie në zero, dhe rryma, duke ndryshuar drejtimin e saj në qark, arrin vlerën e saj maksimale. Kjo përfundon periudhën, pas së cilës fillon tjetra, duke përsëritur saktësisht të mëparshmen, etj.

Kështu që, nën ndikimin e tensionit të alternuar nga gjeneratori, kondensatori ngarkohet dy herë në periudhë (çereku i parë dhe i tretë i periudhës) dhe shkarkohet dy herë (çereku i dytë dhe i katërt i periudhës). Por duke qenë se alternimi njëri pas tjetrit shoqërohet çdo herë nga kalimi i rrymave të karikimit dhe shkarkimit nëpër qark, mund të konkludojmë se .

Ju mund ta verifikoni këtë duke përdorur eksperimentin e thjeshtë të mëposhtëm. Lidhni një kondensator me një kapacitet 4-6 mikrofarad në rrjetin AC përmes një llambë elektrike 25 W. Drita do të ndizet dhe nuk do të fiket derisa qarku të prishet. Kjo tregon që rryma alternative kaloi nëpër qark me kapacitetin. Sidoqoftë, ai kaloi, natyrisht, jo përmes dielektrikut të kondensatorit, por në çdo moment të kohës ai përfaqësonte ose rrymën e ngarkesës ose rrymën e shkarkimit të kondensatorit.

Dielektriku, siç e dimë, polarizohet nën ndikimin e fushës elektrike që lind në të kur kondensatori ngarkohet, dhe polarizimi i tij zhduket kur kondensatori shkarkohet.

Në këtë rast, dielektriku me rrymën e paragjykimit që lind në të shërben si një lloj vazhdimi i qarkut për rrymë alternative, dhe prish qarkun për rrymën e drejtpërdrejtë. Por rryma e zhvendosjes gjenerohet vetëm brenda dielektrikës së kondensatorit, dhe për këtë arsye nuk ndodh asnjë transferim i ngarkesës përmes qarkut.

Rezistenca e siguruar nga një kondensator ndaj rrymës alternative varet nga vlera e kapacitetit të kondensatorit dhe frekuenca e rrymës.

Sa më i madh të jetë kapaciteti i kondensatorit, aq më e madhe është ngarkesa e transferuar përmes qarkut gjatë ngarkimit dhe shkarkimit të kondensatorit, dhe për këtë arsye, aq më e madhe është rryma në qark. Një rritje e rrymës në qark tregon se rezistenca e tij është ulur.

Prandaj, Me rritjen e kapacitetit, rezistenca e qarkut ndaj rrymës alternative zvogëlohet.

Një rritje rrit sasinë e ngarkesës së transferuar përmes qarkut, pasi ngarkimi (si dhe shkarkimi) i kondensatorit duhet të ndodhë më shpejt sesa në një frekuencë të ulët. Në të njëjtën kohë, një rritje në sasinë e ngarkesës së transferuar për njësi të kohës është e barabartë me një rritje të rrymës në qark, dhe, rrjedhimisht, një ulje të rezistencës së saj.

Nëse në një farë mënyre zvogëlojmë gradualisht frekuencën e rrymës alternative dhe e zvogëlojmë rrymën në konstante, atëherë rezistenca e kondensatorit të lidhur me qarkun gradualisht do të rritet dhe do të bëhet pafundësisht e madhe (qarku i hapur) deri në momentin që shfaqet.

Prandaj, Me rritjen e frekuencës, rezistenca e kondensatorit ndaj rrymës alternative zvogëlohet.

Ashtu si rezistenca e një mbështjelljeje ndaj rrymës alternative quhet induktive, rezistenca e një kondensatori zakonisht quhet kapacitiv.

Kështu, Kapaciteti është më i madh, aq më i ulët është kapaciteti i qarkut dhe frekuenca e rrymës që e furnizon atë.

Kapaciteti shënohet me Xc dhe matet në ohmë.

Varësia e kapacitetit nga frekuenca aktuale dhe kapaciteti i qarkut përcaktohet me formulën Xc = 1/ωС, ku ω - frekuencë rrethore e barabartë me produktin 2π f, Kapaciteti C i qarkut në farad.

Reaktanca kondensative, si reaktanca induktive, është reaktive në natyrë, pasi kondensatori nuk konsumon energjinë e burimit aktual.

Formula për një qark me kapacitet është I = U/Xc, ku I dhe U janë vlerat efektive të rrymës dhe tensionit; Xc është kapaciteti i qarkut.

Vetia e kondensatorëve për të siguruar rezistencë të lartë ndaj rrymave me frekuencë të ulët dhe për të kaluar lehtësisht rryma me frekuencë të lartë përdoret gjerësisht në qarqet e pajisjeve të komunikimit.

Me ndihmën e kondensatorëve, për shembull, arrihet ndarja e rrymave të drejtpërdrejta dhe rrymave me frekuencë të ulët nga rrymat me frekuencë të lartë të nevojshme për funksionimin e qarqeve.

Nëse është e nevojshme të bllokoni shtegun e rrymës me frekuencë të ulët në pjesën me frekuencë të lartë të qarkut, një kondensator i vogël është i lidhur në seri. Ofron rezistencë të madhe ndaj rrymës me frekuencë të ulët dhe në të njëjtën kohë kalon lehtësisht rrymë me frekuencë të lartë.

Nëse është e nevojshme të parandaloni hyrjen e rrymës me frekuencë të lartë, për shembull, në qarkun e energjisë të një stacioni radio, atëherë përdoret një kondensator i madh, i lidhur paralelisht me burimin aktual. Në këtë rast, rryma me frekuencë të lartë kalon përmes kondensatorit, duke anashkaluar qarkun e furnizimit me energji të stacionit të radios.

Rezistenca aktive dhe kondensatori në një qark të rrymës alternative

Në praktikë ka shpesh raste kur një qark është në seri me një kapacitet.Rezistenca totale e qarkut në këtë rast përcaktohet nga formula

Prandaj, rezistenca totale e një qarku të përbërë nga rezistenca aktive dhe kapacitative ndaj rrymës alternative është e barabartë me rrënjën katrore të shumës së katrorëve të rezistencës aktive dhe kapacitore të këtij qarku.

Ligji i Ohmit mbetet i vlefshëm për këtë qark I = U/Z.

Në Fig. Figura 3 tregon kthesat që karakterizojnë marrëdhëniet fazore midis rrymës dhe tensionit në një qark që përmban rezistencë kondensitive dhe aktive.

Oriz. 3. Rryma, tensioni dhe fuqia në një qark me kondensator dhe rezistencë aktive

Siç shihet nga figura, rryma në këtë rast e çon tensionin jo me një të katërtën e periudhës, por më pak, pasi rezistenca aktive ka shkelur natyrën thjesht kapacitive (reaktive) të qarkut, siç dëshmohet nga faza e reduktuar. ndërrim. Tani tensioni në terminalet e qarkut do të përcaktohet si shuma e dy komponentëve: komponenti reaktiv i tensionit u c, i cili shkon për të kapërcyer kapacitetin e qarkut, dhe komponenti aktiv i tensionit, i cili kapërcen rezistencën e tij aktive.

Sa më e madhe të jetë rezistenca aktive e qarkut, aq më i vogël do të jetë zhvendosja e fazës midis rrymës dhe tensionit.

Kurba e ndryshimit të fuqisë në qark (shih Fig. 3) dy herë gjatë periudhës fitoi një shenjë negative, e cila, siç e dimë tashmë, është pasojë e natyrës reaktive të qarkut. Sa më pak reaktiv të jetë qarku, aq më i vogël është zhvendosja e fazës midis rrymës dhe tensionit dhe aq më shumë energji konsumon burimi aktual.

Në një qark të rrymës alternative, nën ndikimin e një tensioni që ndryshon vazhdimisht, ndodhin ndryshime në këtë rrymë. Nga ana tjetër, këto ndryshime shkaktojnë krijimin e një fushe magnetike që periodikisht rritet ose zvogëlohet. Nën ndikimin e tij, një kundër tension induktohet në spirale, duke parandaluar ndryshimet në rrymë. Kështu, rrjedha e rrymës ndodh nën një kundërveprim të vazhdueshëm, të quajtur reaktancë induktive.

Kjo vlerë lidhet drejtpërdrejt me frekuencën e tensionit të aplikuar (f) dhe vlerën e induktivitetit (L). Formula për reaktancën induktive do të duket kështu: XL = 2πfL. Varësia proporcionale e drejtpërdrejtë, nëse është e nevojshme, ju lejon të llogaritni vlerën e frekuencës ose induktivitetit duke transformuar formulën bazë.

Nga çfarë varet reaktanca induktive?

Nën ndikimin e rrymës alternative që kalon përmes një përcjellësi, rreth këtij përcjellësi formohet një fushë magnetike alternative. Veprimi i kësaj fushe çon në induksionin e një force elektromotore në drejtim të kundërt në përcjellës, e njohur edhe si emf vetë-induksioni. Kundërshtimi ose rezistenca e EMF ndaj rrymës alternative quhet reaktancë induktive reaktive.

Kjo vlerë varet nga shumë faktorë. Para së gjithash, ajo ndikohet nga vlera aktuale jo vetëm në përcjellësin e vet, por edhe në telat fqinjë. Kjo do të thotë, një rritje e rezistencës dhe fluksit të rrjedhjes ndodh kur distanca midis telave të fazës rritet. Në të njëjtën kohë, ndikimi i telave ngjitur zvogëlohet.

Ekziston një gjë e tillë si reaktanca induktive lineare, e cila llogaritet me formulën: X0 = ω x (4,61g x (Dav/Rpr) + 0,5μ) x 10-4 = X0' + X0'', në të cilën ω është këndore frekuenca, μ - përshkueshmëria magnetike, Dav - distanca mesatare gjeometrike midis fazave të linjës së energjisë, dhe Rpr - rrezja e telit.

Madhësitë X0’ dhe X0’’ paraqesin dy komponentë të reaktancës induktive lineare. E para prej tyre, X0', është një reaktancë induktive e jashtme, në varësi vetëm nga fusha e jashtme magnetike dhe madhësia e linjës së energjisë. Një sasi tjetër - X0'' është rezistenca e brendshme, në varësi të fushës magnetike të brendshme dhe përshkueshmërisë magnetike μ.

Në linjat e tensionit të lartë prej 330 kV ose më shumë, fazat e kalimit ndahen në disa tela të veçantë. Për shembull, në një tension prej 330 kV, faza ndahet në dy tela, gjë që redukton reaktancën induktive me afërsisht 19%. Përdoren tre tela në një tension prej 500 kV - reaktanca induktive mund të reduktohet me 28%. Tensioni 750 kV lejon ndarjen e fazave në 4-6 përçues, gjë që ndihmon në uljen e rezistencës me afërsisht 33%.

Reaktanca induktive lineare ka një vlerë në varësi të rrezes së telit dhe është plotësisht e pavarur nga seksioni kryq. Nëse rrezja e përcjellësit rritet, atëherë vlera e reaktancës induktive lineare do të ulet përkatësisht. Përçuesit e vendosur afër kanë një ndikim të rëndësishëm.

Reaktanca induktive në një qark AC

Një nga karakteristikat kryesore të qarqeve elektrike është rezistenca, e cila mund të jetë aktive ose reaktive. Përfaqësues tipikë të rezistencës aktive konsiderohen konsumatorët e zakonshëm - llambat, llambat inkandeshente, rezistorët, mbështjelljet e ngrohjes dhe elementët e tjerë në të cilët ka energji elektrike.

Reaktanca reaktive përfshin reaktancën induktive dhe kapacitore, të vendosura në konvertuesit e ndërmjetëm të energjisë elektrike - mbështjelljet dhe kondensatorët induktivë. Këto parametra duhet të merren parasysh gjatë kryerjes së llogaritjeve të ndryshme. Për shembull, për të përcaktuar rezistencën totale të një seksioni qarku, . Mbledhja kryhet gjeometrikisht, pra në mënyrë vektoriale, duke ndërtuar një trekëndësh kënddrejtë. Në të, të dy këmbët janë të dyja rezistenca, dhe hipotenuza është totale. Gjatësia e secilës këmbë korrespondon me vlerën efektive të një ose një tjetër rezistencë.

Si shembull, ne mund të konsiderojmë natyrën e reaktancës induktive në qarkun më të thjeshtë të rrymës alternative. Ai përfshin një burim energjie me EMF (E), një rezistencë si përbërës aktiv (R) dhe një spirale me induktivitet (L). Shfaqja e rezistencës induktive ndodh nën ndikimin e emf vetë-induktiv (Emf) në kthesat e spirales. Reaktanca induktive rritet në përputhje me rritjen e induktivitetit të qarkut dhe vlerën e rrymës që rrjedh nëpër qark.

Kështu, ligji i Ohmit për një qark të tillë të rrymës alternative do të duket si formula: E + Esi = I x R. Më pas, duke përdorur të njëjtën formulë, mund të përcaktoni vlerën e vetë-induksionit: Esi = -L x Ipr, ku Ipr është derivat i rrymës me kohën. Shenja minus nënkupton drejtimin e kundërt të Esi-t në lidhje me ndryshimin e vlerës aktuale. Meqenëse ndryshime të tilla ndodhin vazhdimisht në qarkun e rrymës alternative, ka kundërshtim ose rezistencë të konsiderueshme nga ana e Esi. Me rrymë konstante, kjo varësi mungon dhe të gjitha përpjekjet për të lidhur spiralen me një qark të tillë do të çonin në një qark të shkurtër normal.

Për të kapërcyer EMF-në e vetë-induksionit, një ndryshim i tillë potencial duhet të krijohet në terminalet e spirales nga burimi i energjisë, në mënyrë që të paktën minimalisht të kompensojë rezistencën Eci (Ucat = -Esi). Meqenëse një rritje e rrymës alternative në qark çon në një rritje të fushës magnetike, krijohet një fushë vorbull, e cila shkakton një rritje të rrymës së kundërt në induktivitet. Si rezultat, ndodh një zhvendosje fazore midis rrymës dhe tensionit.

Reaksioni induktiv i spirales

Një induktor klasifikohet si një komponent pasiv i përdorur në qarqet elektronike. Ai është i aftë të ruajë energjinë elektrike duke e kthyer atë në një fushë magnetike. Ky është funksioni i tij kryesor. Një induktor në karakteristikat dhe vetitë e tij i ngjan një kondensatori që ruan energjinë në formën e një fushe elektrike.

Induktanca, e matur në Henry, është pamja e një fushe magnetike rreth një përcjellësi që mbart rrymë. Nga ana tjetër, ajo shoqërohet me forcën elektromotore, e cila kundërshton tensionin dhe rrymën alternative të aplikuar në spirale. Kjo veti është reaktancë induktive, e cila është në antifazë me reaktancën kapacitore të kondensatorit. Induktiviteti i spirales mund të rritet duke rritur numrin e kthesave.

Për të zbuluar se cili është reaktanca induktive e spirales, duhet të mbahet mend se ajo, para së gjithash, kundërshton rrymën alternative. Siç tregon praktika, çdo spirale induktive në vetvete ka një rezistencë të caktuar.

Kalimi i një rryme sinusoidale alternative përmes spirales çon në shfaqjen e një tensioni të alternuar sinusoidal ose EMF. Si rezultat, lind reaktanca induktive, e përcaktuar me formulën: XL = ωL = 2πFL, në të cilën ω është frekuenca këndore, F është frekuenca në herc, L është induktanca në henry.