Rozdiel medzi odporom a reaktanciou

2024 Autor: Alex Aldridge | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 13:49

Kľúčový rozdiel – odpor verzus reaktancia

Elektrické komponenty, ako sú odpory, induktory a kondenzátory, majú určitú prekážku pre prúd, ktorý nimi prechádza. Zatiaľ čo rezistory reagujú na jednosmerný aj striedavý prúd, induktory a kondenzátory reagujú iba na zmeny prúdu alebo striedavý prúd. Táto prekážka prúdu z týchto komponentov je známa ako elektrická impedancia (Z). Impedancia je komplexná hodnota v matematickej analýze. Skutočná časť tohto komplexného čísla sa nazýva odpor (R) a odpor majú iba čisté odpory. Ideálne kondenzátory a induktory prispievajú k imaginárnej časti impedancie, ktorá je známa ako reaktancia (X). Kľúčový rozdiel medzi odporom a reaktanciou je teda v tom, že odpor je skutočnou súčasťou impedancie komponentu, zatiaľ čo reaktancia je imaginárnou súčasťou impedancie komponentu. Kombinácia týchto troch komponentov v RLC obvodoch vytvára impedanciu na prúdovej ceste.

Čo je to odpor?

Odpor je prekážka, ktorej napätie čelí pri vedení prúdu cez vodič. Ak má byť poháňaný veľký prúd, napätie aplikované na konce vodiča by malo byť vysoké. To znamená, že použité napätie (V) by malo byť úmerné prúdu (I), ktorý prechádza vodičom, ako je uvedené v Ohmovom zákone; konštanta pre túto úmernosť je odpor (R) vodiča.

V=I X R

Vodiče majú rovnaký odpor bez ohľadu na to, či je prúd konštantný alebo sa mení. Pre striedavý prúd možno odpor vypočítať pomocou Ohmovho zákona s okamžitým napätím a prúdom. Odpor meraný v ohmoch (Ω) závisí od odporu vodiča (ρ), dĺžky (l) a plochy prierezu (A), kde

Odpor závisí aj od teploty vodiča, pretože odpor sa mení s teplotou nasledujúcim spôsobom. kde ρ ₀ sa týka odporu špecifikovaného pri štandardnej teplote T_{0, čo je zvyčajne izbová teplota, a α je teplotný koeficient odporu:}

Pre zariadenie s čistým odporom sa spotreba energie vypočíta ako súčin I^{2 x R. Keďže všetky tieto komponenty produktu sú skutočné hodnoty, spotrebovaná energia odporom bude skutočná sila. Preto je výkon dodávaný do ideálneho odporu plne využitý.}

Čo je reaktancia?

Reaktancia je v matematickom kontexte imaginárny pojem. Má rovnakú predstavu o odpore v elektrických obvodoch a zdieľa rovnakú jednotku Ohm (Ω). Reaktancia sa vyskytuje iba v induktoroch a kondenzátoroch pri zmene prúdu. Reaktancia teda závisí od frekvencie striedavého prúdu cez induktor alebo kondenzátor.

V prípade kondenzátora akumuluje náboje pri privedení napätia na dve svorky, kým sa napätie kondenzátora nezhoduje so zdrojom. Ak je aplikované napätie so zdrojom striedavého prúdu, nahromadené náboje sa vrátia do zdroja pri negatívnom cykle napätia. Čím vyššia je frekvencia, tým menšie je množstvo nábojov, ktoré sú na krátku dobu uložené v kondenzátore, pretože čas nabíjania a vybíjania sa nemení. V dôsledku toho bude odpor kondenzátora voči prúdu prúdu v obvode menší, keď sa frekvencia zvýši. To znamená, že reaktancia kondenzátora je nepriamo úmerná uhlovej frekvencii (ω) striedavého prúdu. Kapacitná reaktancia je teda definovaná ako

C je kapacita kondenzátora a f je frekvencia v Hertzoch. Impedancia kondenzátora je však záporné číslo. Preto je impedancia kondenzátora Z=– i / 2 π fC. Ideálny kondenzátor je spojený iba s reaktanciou.

Na druhej strane induktor bráni zmene prúdu, ktorý ním prechádza, vytvorením protielektromotorickej sily (emf) naprieč ním. Toto emf je úmerné frekvencii napájania striedavým prúdom a jeho opozícia, ktorou je indukčná reaktancia, je úmerná frekvencii.

Indukčná reaktancia je kladná hodnota. Preto bude impedancia ideálneho induktora Z=i2 π fL. Napriek tomu by sme si mali vždy uvedomiť, že všetky praktické obvody pozostávajú tiež z odporu a tieto komponenty sa v praktických obvodoch považujú za impedancie.

V dôsledku tejto opozície voči kolísaniu prúdu induktormi a kondenzátormi bude mať zmena napätia na ňom odlišný vzor od kolísania prúdu. To znamená, že fáza striedavého napätia sa líši od fázy striedavého prúdu. V dôsledku indukčnej reaktancie má zmena prúdu oneskorenie od fázy napätia, na rozdiel od kapacitnej reaktancie, kde vedie fáza prúdu. V ideálnych komponentoch má tento náskok a oneskorenie veľkosť 90 stupňov.

Obrázok 01: Fázové vzťahy napätia a prúdu pre kondenzátor a induktor.

Táto zmena prúdu a napätia v obvodoch striedavého prúdu sa analyzuje pomocou fázorových diagramov. Kvôli rozdielu fáz prúdu a napätia nie je energia dodávaná do reaktívneho obvodu úplne spotrebovaná obvodom. Časť dodanej energie sa vráti do zdroja, keď je napätie kladné a prúd záporný (napríklad keď čas=0 vo vyššie uvedenom diagrame). V elektrických systémoch sa pre rozdiel ϴ stupňov medzi napäťovou a prúdovou fázou cos(ϴ) nazýva účinník systému. Tento účinník je kritickou vlastnosťou na riadenie v elektrických systémoch, pretože umožňuje efektívne fungovanie systému. Aby systém využíval maximálny výkon, účinník by sa mal udržiavať tak, že ϴ=0 alebo takmer nula. Keďže väčšina záťaží v elektrických systémoch sú zvyčajne indukčné záťaže (ako motory), na korekciu účinníka sa používajú kondenzátorové batérie.

Aký je rozdiel medzi odporom a reaktanciou?

Odpor vs reaktancia
Odpor je opozícia voči konštantnému alebo premenlivému prúdu vo vodiči. Je to skutočná časť impedancie komponentu.	Reaktancia je opozícia voči premenlivému prúdu v induktore alebo kondenzátore. Reaktancia je imaginárna časť impedancie.
Závislosť
Odpor závisí od rozmerov vodiča, odporu a teploty. Nezmení sa v dôsledku frekvencie striedavého napätia.	Reaktancia závisí od frekvencie striedavého prúdu. Pre induktory je to úmerné a pre kondenzátory je to nepriamo úmerné frekvencii.
Fáza
Fáza napätia a prúdu cez odpor je rovnaká; to znamená, že fázový rozdiel je nula.	V dôsledku indukčnej reaktancie má zmena prúdu oneskorenie od fázy napätia. V kapacitnej reaktancii vedie prúd. V ideálnej situácii je fázový rozdiel 90 stupňov.
Sila
Spotreba energie spôsobená odporom je skutočný výkon a je výsledkom napätia a prúdu.	Napájanie dodávané reaktívnemu zariadeniu nie je plne spotrebované zariadením v dôsledku oneskoreného alebo vedúceho prúdu.

Zhrnutie – Odolnosť verzus reaktancia

Elektrické komponenty, ako sú odpory, kondenzátory a induktory, vytvárajú prekážku, ktorá je známa ako impedancia prúdu, ktorý cez ne môže prechádzať, čo je komplexná hodnota. Čisté odpory majú skutočnú hodnotu impedancie známu ako odpor, zatiaľ čo ideálne tlmivky a ideálne kondenzátory majú imaginárnu impedanciu nazývanú reaktancia. Odpor sa vyskytuje pri jednosmernom aj striedavom prúde, ale reaktancia sa vyskytuje iba pri premenlivých prúdoch, čím vzniká odpor proti zmene prúdu v komponente. Zatiaľ čo odpor je nezávislý od frekvencie striedavého prúdu, reaktancia sa mení s frekvenciou striedavého prúdu. Reaktancia tiež vytvára fázový rozdiel medzi fázou prúdu a fázou napätia. Toto je rozdiel medzi odporom a reaktanciou.