Avainero – Resistanssi vs reaktanssi
Sähkökomponenteissa, kuten vastuksissa, induktoreissa ja kondensaattoreissa, on jonkinlainen este niiden läpi kulkevalle virralle. Vaikka vastukset reagoivat sekä tasavirtaan että vaihtovirtaan, induktorit ja kondensaattorit reagoivat vain virtojen tai vaihtovirran vaihteluihin. Tämä este näistä komponenteista tulevalle virralle tunnetaan sähköimpedanssina (Z). Impedanssi on monimutkainen arvo matemaattisessa analyysissä. Tämän kompleksiluvun todellista osaa kutsutaan resistanssiksi (R), ja vain puhtailla vastuksilla on vastus. Ihanteelliset kondensaattorit ja induktorit muodostavat impedanssin kuvitteellisen osan, joka tunnetaan nimellä reaktanssi (X). Siten avainero resistanssin ja reaktanssin välillä on, että resistanssi on todellinen osa komponentin impedanssia, kun taas reaktanssi on kuvitteellinen osa komponentin impedanssia. Näiden kolmen komponentin yhdistelmä RLC-piireissä saa aikaan impedanssin virtatiellä.
Mitä on vastus?
Resistanssi on este, jota jännite kohtaa ohjattaessa virtaa johtimen läpi. Jos käytetään suurta virtaa, johtimen päihin syötettävän jännitteen tulee olla korkea. Toisin sanoen käytetyn jännitteen (V) tulisi olla verrannollinen johtimen läpi kulkevaan virtaan (I), kuten Ohmin laissa todetaan; tämän suhteellisuuden vakio on johtimen vastus (R).
V=I X R
Johtimilla on sama resistanssi riippumatta siitä, onko virta vakio vai vaihteleva. Vaihtovirralle resistanssi voidaan laskea Ohmin lain avulla hetkellisellä jännitteellä ja virralla. Ohmeina (Ω) mitattu resistanssi riippuu johtimen resistiivisyydestä (ρ), pituudesta (l) ja poikkileikkausalasta (A), missä,
Resistanssi riippuu myös johtimen lämpötilasta, koska resistanssi muuttuu lämpötilan mukaan seuraavalla tavalla. jossa ρ 0 tarkoittaa ominaisvastusta, joka on määritetty vakiolämpötilassa T0, joka on yleensä huoneen lämpötila, ja α on ominaisvastuslämpötilakerroin:
Laitteelle, jolla on puhdas vastus, virrankulutus lasketaan tulolla I2 x R. Koska kaikki nämä tuotteen komponentit ovat todellisia arvoja, kulutettu teho vastus on todellinen voima. Siksi ihanteelliseen vastukseen syötetty teho hyödynnetään täysin.
Mikä on reaktanssi?
Reaktanssi on kuvitteellinen termi matemaattisessa kontekstissa. Sillä on sama käsite resistanssista sähköpiireissä, ja sillä on sama yksikkö ohmia (Ω). Reaktanssia esiintyy vain induktoreissa ja kondensaattoreissa virran muutoksen aikana. Siten reaktanssi riippuu induktorin tai kondensaattorin kautta kulkevan vaihtovirran taajuudesta.
Kondensaattorin tapauksessa se kerää varauksia, kun molempiin napoihin syötetään jännite, kunnes kondensaattorin jännite vastaa lähdettä. Jos syötetty jännite on AC-lähteellä, kertyneet varaukset palautetaan lähteeseen jännitteen negatiivisella jaksolla. Taajuuden kasvaessa sitä vähemmän varauksia säilytetään kondensaattorissa lyhyen aikaa, koska lataus- ja purkuaika eivät muutu. Seurauksena on, että kondensaattori vastustaa virtaa piirissä on pienempi taajuuden kasvaessa. Toisin sanoen kondensaattorin reaktanssi on kääntäen verrannollinen vaihtovirran kulmataajuuteen (ω). Siten kapasitiivinen reaktanssi määritellään
C on kondensaattorin kapasitanssi ja f on taajuus hertseinä. Kondensaattorin impedanssi on kuitenkin negatiivinen luku. Siksi kondensaattorin impedanssi on Z=– i / 2 π fC. Ihanteellinen kondensaattori liittyy vain reaktanssiin.
Toisa alta kela vastustaa sen läpi kulkevan virran muutosta luomalla sen yli sähkömotorisen vastavoiman (emf). Tämä emf on verrannollinen vaihtovirtalähteen taajuuteen ja sen oppositio, joka on induktiivinen reaktanssi, on verrannollinen taajuuteen.
Induktiivinen reaktanssi on positiivinen arvo. Siksi ihanteellisen induktorin impedanssi on Z=i2 π fL. Siitä huolimatta tulee aina huomioida, että kaikki käytännön piirit koostuvat myös resistanssista ja näitä komponentteja pidetään käytännön piireissä impedansseina.
Tämän induktorien ja kondensaattorien aiheuttaman virran vaihtelun vastustamisen seurauksena jännitteen muutoksella sen yli on erilainen kuvio kuin virran vaihtelulla. Tämä tarkoittaa, että vaihtojännitteen vaihe eroaa vaihtovirran vaiheesta. Induktiivisesta reaktanssista johtuen virran muutoksella on viive jännitevaiheesta, toisin kuin kapasitiivisessa reaktanssissa, jossa virran vaihe johtaa. Ihanteellisissa komponenteissa tämän johdon ja viiveen suuruus on 90 astetta.
Kuva 01: Kondensaattorin ja induktorin jännitteen ja virran vaihesuhteet.
Tämä virran ja jännitteen vaihtelu AC-piireissä analysoidaan osoitinkaavioiden avulla. Virran ja jännitteen vaiheiden eroista johtuen piiri ei kuluta täysin loisvirtapiiriin syötettyä tehoa. Osa toimitetusta tehosta palautetaan lähteeseen, kun jännite on positiivinen ja virta negatiivinen (kuten aika=0 yllä olevassa kaaviossa). Sähköjärjestelmissä ϴ asteen erolle jännitteen ja virran vaiheiden välillä cos(ϴ) kutsutaan järjestelmän tehokertoimeksi. Tämä tehokerroin on kriittinen ominaisuus sähköjärjestelmien ohjauksessa, koska se saa järjestelmän toimimaan tehokkaasti. Jotta järjestelmä voisi hyödyntää maksimitehoa, tehokerroin tulee säilyttää tekemällä ϴ=0 tai lähes nolla. Koska suurin osa sähköjärjestelmien kuormista on yleensä induktiivisia kuormia (kuten moottorit), tehokertoimen korjaukseen käytetään kondensaattoriparistoja.
Mitä eroa resistanssilla ja reaktanssilla on?
Resistanssi vs reaktanssi |
|
| Resistanssi on vastakohta johtimessa olevalle vakio- tai vaihtelevalle virralle. Se on komponentin impedanssin todellinen osa. | Reaktanssi on vastustus induktorissa tai kondensaattorissa olevalle muuttuvalle virralle. Reaktanssi on impedanssin kuvitteellinen osa. |
| Riippuvuus | |
| Resistanssi riippuu johtimen mitoista, resistiivisyydestä ja lämpötilasta. Se ei muutu vaihtojännitteen taajuuden vuoksi. | Reaktanssi riippuu vaihtovirran taajuudesta. Induktorien kohdalla se on verrannollinen ja kondensaattoreiden os alta kääntäen verrannollinen taajuuteen. |
| Vaihe | |
| Vastuksen läpi kulkevan jännitteen ja virran vaihe on sama; eli vaihe-ero on nolla. | Induktiivisen reaktanssin vuoksi virran muutoksella on viive jännitevaiheesta. Kapasitiivisessa reaktanssissa virta johtaa. Ihannetilanteessa vaihe-ero on 90 astetta. |
| Voima | |
| Resistanssista johtuva virrankulutus on todellista tehoa ja se on jännitteen ja virran tulo. | Laite ei kuluta täysin reaktiiviseen laitteeseen syötettyä tehoa viive- tai johtovirran vuoksi. |
Yhteenveto – Resistanssi vs reaktanssi
Sähköiset komponentit, kuten vastukset, kondensaattorit ja induktorit, tekevät esteestä, joka tunnetaan impedanssina niiden läpi kulkevalle virralle, mikä on monimutkainen arvo. Puhtailla vastuksilla on reaaliarvoinen impedanssi, joka tunnetaan nimellä resistanssi, kun taas ihanteellisilla induktoreilla ja ihanteellisilla kondensaattoreilla on kuvitteellinen arvoinen impedanssi, jota kutsutaan reaktanssiksi. Resistanssi esiintyy sekä tasa- että vaihtovirroilla, mutta reaktanssi esiintyy vain muuttuvilla virroilla, mikä vastustaa komponentin virran muutosta. Vaikka vastus on riippumaton vaihtovirran taajuudesta, reaktanssi muuttuu vaihtovirran taajuuden mukaan. Reaktanssi tekee myös vaihe-eron virran vaiheen ja jännitevaiheen välillä. Tämä on ero resistanssin ja reaktanssin välillä.
Lataa PDF-versio Resistanssi vs Reaktanssi
Voit ladata tämän artikkelin PDF-version ja käyttää sitä offline-tarkoituksiin lainaushuomautuksen mukaisesti. Lataa PDF-versio tästä Resistanssin ja reaktanssin ero
