Активний опір в електричному ланцюзі. Активне, реактивне і повний опір ланцюга

активний опір залежить від матеріалу, перерізу і температури. Активний опір обумовлює теплові втрати проводів і кабелів. Визначається матеріалом струмоведучих провідників і площею їх перетину.

Розрізняють опір провідника постійному струмі (Омічний) і змінним струмом (активне). Активний опір більше активного ( R а\u003e R ом) через поверхневе ефекту. Змінне магнітне поле всередині провідника викликає протівоелектродвіжущую силу, завдяки якій відбувається перерозподіл струму по перетину провідника. Струм з центральної його частини витісняється до поверхні. Таким чином, струм в центральній частині дроти менше, ніж у поверхні, тобто опір дроту зростає в порівнянні з омічним. Поверхневий ефект різко проявляється при токах високої частоти, а також в сталевих проводах (через високу магнітної проникності сталі).

Для ЛЕП, виконаних з кольорового металу, поверхневий ефект на промислових частотах незначний. отже, R а ≈ R ом.

Зазвичай впливом коливання температури на R а провідника в розрахунках нехтують. Виняток становлять теплові розрахунки провідників. Перерахунок величини опору виконують за формулою:

де R 20 - активний опір при температурі 20 о;

поточне значення температури.

Активний опір залежить від матеріалу провідника і перетину:

де ρ -Питомий опір, Ом мм 2 / км;

l - довжина провідника, км;

F - перетин провідника, мм 2.

Опір одного кілометра провідника називають погонних опором:

де питома провідність матеріалу провідника, км Див / мм 2.

Для міді γ Cu \u003d 53 × 10 -3 км Див / мм2, для алюмінію γ Al \u003d 31.7 × 10 -3 км Див / мм2.

На практиці значення r 0 визначають за відповідними таблицями, де вони вказані для t 0 \u003d 20 0 С.

Величина активного опору ділянки мережі розраховується:

R= r 0 × l.

Активний опір сталевих дротів набагато більше омічного через поверхневого ефекту і наявності додаткових втрат на гістерезис (перемагничивание) і від вихрових струмів в стали:

r 0 = r 0пост + r 0доп,

де r 0пост - омічний опір одного кілометра дроту;

r 0доп - активний опір, яке визначається змінним магнітним полем всередині провідника, r 0доп \u003d r 0поверх.еф + r 0гістер. + r 0віхр.

Зміна активного опору сталевих провідників показано на малюнку 4.1.

При малих величинах струму індукція прямо пропорційна току. отже, r 0 збільшується. Потім настає магнітне насичення: індукція і r 0 практично не змінюються. При подальшому збільшенні струму r 0 зменшується через зниження магнітної проникності сталі ( m).

Опір, який чиниться провідником проходить на нього змінному струмі, 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.

Однак багато споживачів мають індуктивними і ємнісними властивостями при проходженні через них змінного струму. До таких споживачам відносяться трансформатори, дроселі, електромагніти, конденсатори, різного роду дроти і багато інших.

При проходженні через них змінного струму необхідно враховувати не тільки активне, але і реактивний опір, Обумовлене наявністю, в споживача індуктивних і ємнісних властивостей його.

активний опір визначає дійсну частину імпедансу:

Де - імпеданс, - величина активного опору, - величина реактивного опору, - уявна одиниця.

Активний опір - опір електричного кола або її ділянки, обумовлене незворотними перетвореннями електричної енергії в інші види енергії (в теплову енергію)

реактивний опір - електричний опір, Обумовлене передачею енергії змінним струмом електричного або магнітного поля (і назад).

Величина реактивного опору може бути виражена через величини індуктивного і ємнісного опорів:

Величина повного реактивного опору

індуктивний опір () Обумовлено виникненням ЕРС самоіндукції в елементі електричного кола.

ємкісне опір ().

Тут - циклічна частота

опір ланцюга при змінному струмі:

Квиток №12.

1. 1) Узгодження генератора з навантаженням -забезпечення необхідної величини активного еквівалентного опору навантаження генераторної лампи, R е, при всіх можливих значеннях вхідного опору антенного фідера, яке залежить від його хвильового опору і коефіцієнта біжучої хвилі (КБВ)

Узгодження (в електроніці) зводиться до правильного вибору опорів генератора (джерела), лінії передачі і приймача (навантаження). Ідеального Узгодження (в електроніці) між лінією і навантаженням можна досягти за однакової кількості хвильового опору лінії r повного опору навантаження Zh \u003d RH + j ХН, або при RH \u003d r і XH \u003d 0, де RH-активна частина повного опору, XH - його реактивна частина. В цьому випадку в передавальної лінії встановлюється режим біжучих хвиль і характеризує їх коефіцієнт стоячої хвилі (КСВ) дорівнює 1. для лінії з пренебрежимо малими втратами електричної енергії Узгодження і, завдяки йому, максимально ефективна передача енергії з генератора в навантаження досягаються за умови, що повні опору генератора Zr і навантаження ZH є комплексно-сполученими, т. е. Zr \u003d Z * H, або Rr \u003d r \u003d R Н \u003d Xr- XH. В цьому випадку реактивний опір ланцюга дорівнює нулю, і дотримуються умови резонансу, що сприяють підвищенню ефективності роботи радіотехнічних систем (поліпшується використання частотних діапазонів, підвищується перешкодозахищеність, знижуються частотні спотворення радіосигналів і т.п.). Оцінку якості Узгодження (в електроніці) виробляють, вимірюючи коефіцієнт відображення і КСВ. Практично Узгодження (в електроніці) вважають оптимальним, якщо в робочій смузі частот КСВ не перевищує 1,2-1,3 (в вимірювальних приладах 1,05). В окремих випадках непрямими показниками Узгодження (в електроніці) можуть служити реакції параметрів генератора (частоти, потужності, рівня шумів) на зміну навантаження, наявність електричних пробоїв в лінії, розігрів окремих ділянок лінії.

При такому режимі роботи в приймачі виділяється найбільша потужність, рівна половині потужності джерела. В цьому випадку К.К.Д. \u003d 0,5. Такий режим використовується в вимірювальних ланцюгах, пристроях засобів зв'язку.

При передачі великих потужностей, наприклад по високовольтних лініях електропередач, робота в узгодженому режимі, як правило, є неприпустимою.

Опір, або імпеданс, характеризує опір ланцюга змінному електричного струму. Дана величина вимірюється в Омасі. Для обчислення повного опору кола необхідно знати значення всіх активних опорів (резисторів) і імпеданс всіх котушок індуктивності і конденсаторів, що входять в даний ланцюг, причому їх величини змінюються в залежності від того, як змінюється проходить через ланцюг струм. Імпеданс можна розрахувати за допомогою простої формули.

формули

1. Опір Z \u003d R або X L або X C (Якщо є щось одне)
2. Опір (послідовне з'єднання) Z \u003d √ (R 2 + X 2) (Якщо присутні R і один тип X)
3. Опір (послідовне з'єднання) Z \u003d √ (R 2 + (| X L - X C |) 2) (Якщо присутні R, X L, X C)
4. Опір (будь-яке з'єднання) \u003d R + jX (J - уявне число √ (-1))
5. Опір R \u003d I / ΔV
6. Індуктивний опір X L \u003d 2πƒL \u003d ωL
7. Ємнісний опір X C \u003d 1 / 2πƒL \u003d 1 / ωL

кроки

Частина 1

Імпеданс позначається символом Z і вимірюється в Омаха (Ом). Ви можете виміряти імпеданс електричного кола або окремого елемента. Імпеданс характеризує опір ланцюга змінному електричному струму. Є два типи опору, які вносять вклад в імпеданс:

• Активний опір (R) залежить від матеріалу і форми елемента. Найбільшим активним опором володіють резистори, а й інші елементи ланцюга мають невелику активним опором.
• Реактивний опір (X) залежить від величини електромагнітного поля. Найбільшим реактивним опором володіють котушки індуктивності і конденсатори.

1. Опір - це фундаментальна фізична величина, Описувана законом Ома: ΔV \u003d I * R. Ця формула дозволить вам обчислити будь-яку з трьох величин, якщо ви знаєте дві інші. Наприклад, щоб обчислити опір, перепишіть формулу так: R \u003d I / ΔV. Ви також можете за допомогою мультиметра.

   • ΔV - це напруга (різниця потенціалів), яка вимірюється в вольтах (В).
   • I - сила струму, яка вимірюється в амперах (А).
   • R - це опір, що вимірюється в Омаха (Ом).

2. Реактивний опір має місце тільки в ланцюгах змінного струму. Як і активний опір, реактивний опір вимірюється в Омаха (Ом). Є два типи реактивного опору:

   Обчисліть індуктивний опір. Це опір прямо пропорційно швидкості зміни напрямку струму, тобто частоти струму. Ця частота позначається символом ƒ і вимірюється в герцах (Гц). Формула для розрахунку індуктивного опору: X L \u003d 2πƒL, Де L - індуктивність, яка вимірюється в генрі (Гн).

3. Обчисліть ємнісний опір. Це опір обернено пропорційно швидкості зміни напрямку струму, тобто частоти струму. Формула для обчислення ємнісного опору: X C \u003d 1 / 2πƒC. С - це ємність конденсатора, яка вимірюється в Фарада (Ф).

   • Ви можете .
   • Цю формулу можна переписати так: X C \u003d 1 / ωL (пояснення див. Вище).

Частина 2

1. Якщо ланцюг складається виключно з резисторів, то імпеданс обчислюється таким чином. Спочатку виміряйте опір кожного резистора або подивіться значення опору на схемі ланцюга.

   • Якщо резистори з'єднані послідовно, то повний опір R \u003d R 1 + R 2 + R 3 ...
   • Якщо резистори з'єднані паралельно, то повний опір R \u003d 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 ...

2. Складіть однакові реактивні опору. Якщо в ланцюзі присутні виключно котушки індуктивності або виключно конденсатори, то повний опір дорівнює сумі реактивних опорів. Обчисліть його наступним чином:

   • послідовне з'єднання котушок: X total \u003d X L1 + X L2 + ...
   • Послідовне з'єднання конденсаторів: C total \u003d X C1 + X C2 + ...
   • паралельне з'єднання котушок: X total \u003d 1 / (1 / X L1 + 1 / X L2 ...)
   • Паралельне з'єднання конденсаторів: C total \u003d 1 / (1 / X C1 + 1 / X C2 ...)