Ključna razlika – upor proti reaktanci
Električne komponente, kot so upori, induktorji in kondenzatorji, imajo nekakšno oviro za pretok toka skozi njih. Medtem ko se upori odzivajo tako na enosmerni kot na izmenični tok, se induktorji in kondenzatorji odzivajo na spremembe tokov ali samo na izmenični tok. Ta ovira za tok iz teh komponent je znana kot električna impedanca (Z). Impedanca je v matematični analizi kompleksna vrednost. Realni del tega kompleksnega števila se imenuje upor (R) in samo čisti upori imajo upor. Idealni kondenzatorji in induktorji prispevajo k namišljenemu delu impedance, ki je znan kot reaktanca (X). Tako je ključna razlika med uporom in reaktanco ta, da je upor realni del impedance komponente, medtem ko je reaktanca namišljeni del impedance komponente. Kombinacija teh treh komponent v vezjih RLC ustvari impedanco na tokovni poti.
Kaj je odpor?
Upornost je ovira, s katero se sooča napetost pri pretoku toka skozi prevodnik. Če želimo poganjati velik tok, mora biti napetost na koncih prevodnika visoka. To pomeni, da mora biti uporabljena napetost (V) sorazmerna s tokom (I), ki teče skozi prevodnik, kot določa Ohmov zakon; konstanta za to sorazmernost je upor (R) prevodnika.
V=I X R
Prevodniki imajo enak upor ne glede na to, ali je tok stalen ali spremenljiv. Za izmenični tok se lahko upor izračuna z uporabo Ohmovega zakona s trenutno napetostjo in tokom. Upor, izmerjen v ohmih (Ω), je odvisen od upornosti prevodnika (ρ), dolžine (l) in površine prečnega prereza (A), kjer je
Upornost je odvisna tudi od temperature prevodnika, saj se upornost spreminja s temperaturo na naslednji način. kjer se ρ 0 nanaša na upornost, določeno pri standardni temperaturi T0, ki je običajno sobna temperatura, in α je temperaturni koeficient upornosti:
Za napravo s čistim uporom se poraba energije izračuna s produktom I2 x R. Ker so vse te komponente izdelka dejanske vrednosti, je porabljena moč z odporom bo prava moč. Zato je moč, dovedena do idealnega upora, v celoti izkoriščena.
Kaj je reaktanca?
Reaktanca je namišljen izraz v matematičnem kontekstu. Ima enak pojem upora v električnih tokokrogih in ima enako enoto ohmov (Ω). Reaktanca se pojavi samo v induktorjih in kondenzatorjih med spremembo toka. Zato je reaktanca odvisna od frekvence izmeničnega toka skozi induktor ali kondenzator.
V primeru kondenzatorja kopiči naboje, ko je napetost uporabljena na obeh priključkih, dokler se napetost kondenzatorja ne ujema z napetostjo vira. Če je uporabljena napetost z virom izmeničnega toka, se akumulirani naboji vrnejo v vir pri negativnem ciklu napetosti. Ko je frekvenca višja, manjša je količina nabojev, shranjenih v kondenzatorju za kratek čas, saj se čas polnjenja in praznjenja ne spremenita. Posledično bo nasprotovanje kondenzatorja tokovnemu toku v vezju manjše, ko se frekvenca poveča. To pomeni, da je reaktanca kondenzatorja obratno sorazmerna s kotno frekvenco (ω) AC. Tako je kapacitivna reaktanca definirana kot
C je kapacitivnost kondenzatorja in f je frekvenca v Hertzih. Vendar pa je impedanca kondenzatorja negativno število. Zato je impedanca kondenzatorja Z=– i / 2 π fC. Idealen kondenzator je povezan le z reaktanco.
Po drugi strani pa tuljava nasprotuje spremembi toka skozi njo tako, da prek nje ustvari nasprotno elektromotorno silo (emf). Ta emf je sorazmeren s frekvenco napajanja izmeničnega toka in njegovo nasprotje, ki je induktivna reaktanca, je sorazmerno s frekvenco.
Induktivna reaktanca je pozitivna vrednost. Zato bo impedanca idealnega induktorja Z=i2 π fL. Kljub temu je treba vedno upoštevati, da so vsa praktična vezja sestavljena tudi iz upora, te komponente pa se v praktičnih vezjih obravnavajo kot impedance.
Zaradi tega nasprotovanja variaciji toka z induktorji in kondenzatorji bo imela sprememba napetosti na njem drugačen vzorec od variacije toka. To pomeni, da se faza izmenične napetosti razlikuje od faze izmeničnega toka. Zaradi induktivnega reaktanca ima tokovna sprememba zamik od napetostne faze, za razliko od kapacitivnega reaktanca, kjer je tokovna faza vodilna. V idealnih komponentah ima ta prednost in zamik velikost 90 stopinj.
Slika 01: Fazna razmerja med napetostjo in tokom za kondenzator in induktor.
Ta sprememba toka in napetosti v AC tokokrogih je analizirana z uporabo fazorskih diagramov. Zaradi razlike med fazami toka in napetosti se moč, dovedena v reaktivno vezje, ne porabi v celoti. Nekaj dobavljene moči se bo vrnilo k viru, ko je napetost pozitivna, tok pa negativen (na primer čas=0 v zgornjem diagramu). V električnih sistemih se za razliko ϴ stopinj med fazo napetosti in toka cos(ϴ) imenuje faktor moči sistema. Ta faktor moči je kritična lastnost za nadzor v električnih sistemih, saj omogoča učinkovito delovanje sistema. Za največjo moč, ki jo uporablja sistem, je treba vzdrževati faktor moči tako, da je ϴ=0 ali skoraj nič. Ker je večina bremen v električnih sistemih običajno induktivnih bremen (kot so motorji), se za korekcijo faktorja moči uporabljajo kondenzatorske baterije.
Kakšna je razlika med uporom in reaktanco?
Odpor proti reaktanci |
|
| Upornost je nasprotje stalnemu ali spremenljivemu toku v prevodniku. Je realni del impedance komponente. | Reaktanca je nasprotje spremenljivemu toku v induktorju ali kondenzatorju. Reaktanca je namišljeni del impedance. |
| Odvisnost | |
| Upornost je odvisna od dimenzij prevodnika, upornosti in temperature. Ne spreminja se zaradi frekvence izmenične napetosti. | Reaktanca je odvisna od frekvence izmeničnega toka. Pri induktorjih je sorazmeren, pri kondenzatorjih pa obratno sorazmeren s frekvenco. |
| Faza | |
| Faza napetosti in toka skozi upor je enaka; to pomeni, da je fazna razlika nič. | Zaradi induktivne reaktanse ima tokovna sprememba zamik od napetostne faze. Pri kapacitivni reaktanci je tok vodilni. V idealni situaciji je fazna razlika 90 stopinj. |
| Moč | |
| Poraba energije zaradi upora je realna moč in je produkt napetosti in toka. | Moč, ki se dovaja reaktivni napravi, zaradi zaostajanja ali predhodnega toka naprava ne porabi v celoti. |
Povzetek – upor proti reaktanci
Električne komponente, kot so upori, kondenzatorji in induktorji, predstavljajo oviro, znano kot impedanca za tok, ki teče skozi njih, kar je kompleksna vrednost. Čisti uporniki imajo impedanco z resnično vrednostjo, znano kot upor, medtem ko imajo idealni induktorji in idealni kondenzatorji impedanco z namišljeno vrednostjo, imenovano reaktanca. Upornost se pojavi pri enosmernem in izmeničnem toku, vendar se reaktanca pojavi le pri spremenljivih tokovih, kar nasprotuje spremembi toka v komponenti. Medtem ko je upor neodvisen od frekvence AC, se reaktanca spreminja s frekvenco AC. Reaktanca prav tako povzroči fazno razliko med fazo toka in fazo napetosti. To je razlika med uporom in reaktanco.
Prenesite PDF različico Resistance vs Reactance
Lahko prenesete različico PDF tega članka in jo uporabite za namene brez povezave v skladu z opombami o citatih. Prenesite PDF različico tukaj Razlika med uporom in reaktanco
