Aktiver und reaktiver Widerstand, Widerstandsdreieck

Aktivität und Reaktivität

Der von Durchgängen und Verbrauchern in Gleichstromkreisen bereitgestellte Widerstand wird als ohmscher Widerstand bezeichnet.

Wenn ein Draht im Wechselstromkreis enthalten ist, stellt sich heraus, dass sein Widerstand etwas höher ist als im Gleichstromkreis. Dies ist auf ein Phänomen zurückzuführen, das als Skin-Effekt bezeichnet wird (Oberflächeneffekt).

Sein Wesen ist wie folgt. Wenn ein Wechselstrom durch einen Draht fließt, entsteht in seinem Inneren ein magnetisches Wechselfeld, das den Draht durchquert. Die magnetischen Kraftlinien dieses Feldes induzieren eine EMK im Leiter, die jedoch an verschiedenen Stellen des Leiterquerschnitts nicht gleich ist: mehr zur Mitte des Querschnitts hin und weniger zur Peripherie hin.

Dies liegt daran, dass die näher am Zentrum liegenden Punkte von einer Vielzahl von Kraftlinien gekreuzt werden. Unter der Wirkung dieser EMF wird der Wechselstrom nicht gleichmäßig über den gesamten Abschnitt des Leiters verteilt, sondern näher an seiner Oberfläche.

Dies kommt einer Verringerung des Nutzquerschnitts des Leiters und damit einer Erhöhung seiner Wechselstromfestigkeit gleich. Beispielsweise widersteht ein Kupferdraht mit einer Länge von 1 km und einem Durchmesser von 4 mm: Gleichstrom – 1,86 Ohm, Wechselstrom 800 Hz – 1,87 Ohm, Wechselstrom 10.000 Hz – 2,90 Ohm.

Der Widerstand, den ein Leiter einem durch ihn fließenden Wechselstrom bietet, wird als aktiver Widerstand bezeichnet.

Wenn ein Verbraucher keine Induktivität und Kapazität enthält (Glühlampe, Heizgerät), ist er auch ein aktiver Wechselstromwiderstand.

Aktiver Widerstand – eine physikalische Größe, die den Widerstand eines Stromkreises (oder seiner Fläche) gegenüber elektrischem Strom aufgrund irreversibler Umwandlung elektrischer Energie in andere Formen (hauptsächlich Wärme) charakterisiert. Ausgedrückt in Ohm.

Der aktive Widerstand hängt davon ab Wechselstromfrequenznimmt mit seiner Zunahme zu.

Viele Verbraucher weisen jedoch induktive und kapazitive Eigenschaften auf, wenn durch sie Wechselstrom fließt. Zu diesen Verbrauchern gehören Transformatoren, Drosseln, Elektromagnete, Kondensatoren, verschiedene Arten von Drähten und viele andere.

Beim Durchqueren Wechselstrom Aufgrund des Vorhandenseins induktiver und kapazitiver Eigenschaften im Verbraucher muss nicht nur die aktive, sondern auch die Reaktivität berücksichtigt werden.

Es ist bekannt, dass, wenn der durch jede Spule fließende Gleichstrom unterbrochen und geschlossen wird, sich gleichzeitig mit der Stromänderung auch der magnetische Fluss innerhalb der Spule ändert, wodurch eine EMK der Selbstinduktion auftritt drin.

Dasselbe wird in der Spule beobachtet, die im Wechselstromkreis enthalten ist, mit dem einzigen Unterschied, dass sich der Tock kontinuierlich sowohl in der Größe als auch in der Breite und in der Breite ändert. Daher ändert sich die Größe des magnetischen Flusses, der die Spule durchdringt, kontinuierlich und induziert EMF der Selbstinduktion.

Aber die Richtung der EMK der Selbstinduktion ist immer so, dass sie der Stromänderung entgegenwirkt. Wenn also der Strom in der Spule zunimmt, neigt die selbstinduzierte EMF dazu, den Stromanstieg zu verlangsamen, und wenn der Strom abnimmt, tendiert sie im Gegenteil dazu, den verschwindenden Strom aufrechtzuerhalten.

Daraus folgt, dass die EMF der Selbstinduktion, die in der im Wechselstromkreis enthaltenen Spule (Leiter) auftritt, immer gegen den Strom wirkt und dessen Änderungen verlangsamt. Mit anderen Worten kann die EMK der Selbstinduktion als zusätzlicher Widerstand betrachtet werden, der zusammen mit dem aktiven Widerstand der Spule dem durch die Spule fließenden Wechselstrom entgegenwirkt.

Der Widerstand, den die EMK einem Wechselstrom durch Selbstinduktion bietet, wird als induktiver Widerstand bezeichnet.

Der induktive Widerstand ist umso größer, je größer die Induktivität des Verbrauchers (Stromkreises) und je höher die Frequenz des Wechselstroms ist. Dieser Widerstand wird durch die Formel xl = ωL ausgedrückt, wobei xl der induktive Widerstand in Ohm ist; L – Induktivität in Henry (gn); ω – Kreisfrequenz, wobei f – aktuelle Frequenz).

Zusätzlich zum induktiven Widerstand gibt es eine Kapazität, die sowohl auf das Vorhandensein von Kapazitäten in den Drähten und Spulen als auch auf die Einbeziehung von Kondensatoren in den Wechselstromkreis in manchen Fällen zurückzuführen ist.Mit zunehmender Kapazität C des Verbrauchers (Stromkreises) und steigender Kreisfrequenz des Stroms sinkt der kapazitive Widerstand.

Der kapazitive Widerstand ist gleich xc = 1 / ωC, wobei xc der kapazitive Widerstand in Ohm, ω die Kreisfrequenz und C die Verbraucherkapazität in Farad ist.

Lesen Sie hier mehr darüber: Reaktanz in der Elektrotechnik

Widerstandsdreieck

Stellen Sie sich eine Schaltung vor, deren aktives Element den Widerstand r, die Induktivität L und die Kapazität C aufweist.

Reis. 1. Wechselstromkreis mit Widerstand, Induktivität und Kondensator.

Die Impedanz eines solchen Stromkreises beträgt z = √r2+ (хl — xc)2) = √r2 + х2)

Grafisch lässt sich dieser Ausdruck in Form des sogenannten Widerstandsdreiecks darstellen.

Feige. 2. Widerstandsdreieck

Die Hypotenuse des Widerstandsdreiecks stellt den Gesamtwiderstand des Stromkreises dar, die Schenkel sind der aktive und der reaktive Widerstand.

Wenn einer der Widerstände des Stromkreises (aktiv oder reaktiv) beispielsweise zehnmal oder öfter kleiner ist als der andere, kann der kleinere vernachlässigt werden, was durch direkte Berechnung leicht überprüft werden kann.