Kulcs különbség – ellenállás vs reaktancia
Az elektromos alkatrészek, például az ellenállások, az induktorok és a kondenzátorok valamilyen akadályt képeznek a rajtuk áthaladó áramban. Míg az ellenállások egyenáramra és váltakozó áramra egyaránt reagálnak, az induktorok és a kondenzátorok csak az áramok vagy a váltakozó áram változásaira reagálnak. Az ezekből az alkatrészekből származó áramnak ezt az akadályt elektromos impedancia (Z) néven ismerik. Az impedancia összetett érték a matematikai elemzésben. Ennek a komplex számnak a valós részét ellenállásnak (R) nevezzük, és csak a tiszta ellenállásoknak van ellenállása. Az ideális kondenzátorok és induktorok hozzájárulnak az impedancia képzeletbeli részéhez, amely reaktancia (X) néven ismert. Így az ellenállás és a reaktancia közötti legfontosabb különbség az, hogy az ellenállás az alkatrész impedanciájának valós része, míg a reaktancia egy komponens impedanciájának képzeletbeli része. E három komponens kombinációja az RLC áramkörökben impedanciát hoz létre az áramútban.
Mi az ellenállás?
Az ellenállás az az akadály, amellyel a feszültség szembemegy, amikor áramot vezet egy vezetőn. Ha nagy áramot kell vezetni, akkor a vezető végein nagy feszültségnek kell lennie. Azaz az alkalmazott feszültségnek (V) arányosnak kell lennie a vezetőn áthaladó árammal (I), amint azt Ohm törvénye kimondja; ennek az arányosságnak az állandója a vezető ellenállása (R).
V=I X R
A vezetők ellenállása azonos, függetlenül attól, hogy az áram állandó vagy változó. Váltakozó áram esetén az ellenállás kiszámítható az Ohm-törvény segítségével pillanatnyi feszültséggel és áramerősséggel. Az Ohmban (Ω) mért ellenállás a vezető ellenállásától (ρ), hosszától (l) és keresztmetszeti területétől (A) függ, ahol
Az ellenállás a vezető hőmérsékletétől is függ, mivel az ellenállás a hőmérséklettel a következő módon változik. ahol ρ 0 a T0 szabványos hőmérsékleten megadott ellenállásra utal, amely általában a szobahőmérséklet, és α az ellenállás hőmérsékleti együtthatója:
Egy tiszta ellenállású eszköz esetében az energiafogyasztást az I2 x R szorzata alapján számítják ki. Mivel a termék összes összetevője valós érték, a fogyasztott teljesítmény az ellenállás által valódi hatalom lesz. Ezért az ideális ellenálláshoz szolgáltatott energia teljes mértékben kihasználásra kerül.
Mi az a reaktancia?
A reaktancia egy képzeletbeli fogalom matematikai összefüggésben. Ugyanaz az ellenállás fogalma az elektromos áramkörökben, és ugyanazon az Ohm egységen (Ω) osztozik. A reaktancia csak az induktorokban és a kondenzátorokban fordul elő áramváltáskor. Ezért a reaktancia az induktoron vagy a kondenzátoron áthaladó váltakozó áram frekvenciájától függ.
A kondenzátor töltéseket halmoz fel, amikor feszültséget kapcsolnak a két kivezetésre, amíg a kondenzátor feszültsége megegyezik a forrással. Ha a rákapcsolt feszültség váltóáramú forráshoz kapcsolódik, akkor a felhalmozott töltések a feszültség negatív ciklusánál visszakerülnek a forrásba. A frekvencia növekedésével a kondenzátorban rövid ideig tárolt töltések mennyisége csökken, mivel a töltési és kisütési idő nem változik. Ennek eredményeként a kondenzátor ellenállása az áramkörben kisebb lesz, ha a frekvencia nő. Vagyis a kondenzátor reaktanciája fordítottan arányos az AC szögfrekvenciájával (ω). Így a kapacitív reaktancia definíciója:
C a kondenzátor kapacitása, f pedig a frekvencia Hertzben. A kondenzátor impedanciája azonban negatív szám. Ezért egy kondenzátor impedanciája Z=– i / 2 π fC. Egy ideális kondenzátor csak reaktanciához kapcsolódik.
Másrészt az induktor a rajta keresztülhaladó áram változását ellenzi azáltal, hogy ellen elektromotoros erőt (emf) hoz létre rajta. Ez az emf arányos a váltakozó áramú tápfeszültség frekvenciájával, és ellentéte, amely az induktív reaktancia, arányos a frekvenciával.
Az induktív reaktancia pozitív érték. Ezért egy ideális tekercs impedanciája Z=i2 π fL lesz. Mindazonáltal mindig meg kell jegyezni, hogy minden gyakorlati áramkör ellenállásból is áll, és ezeket az alkatrészeket a gyakorlati áramkörökben impedanciáknak tekintik.
Az induktorok és kondenzátorok által okozott áramingadozással szembeni ellenállás eredményeként a feszültségváltozás ezen keresztül az áram változásától eltérő mintázatú lesz. Ez azt jelenti, hogy az AC feszültség fázisa eltér az AC áram fázisától. Az induktív reaktancia miatt az áramváltozásnak késése van a feszültség fázishoz képest, ellentétben a kapacitív reaktanciával, ahol az áram fázis vezet. Ideális komponensekben ez az elvezetés és késés 90 fokos nagyságú.
01. ábra: Feszültség-áram fázisviszonyok egy kondenzátor és egy tekercs esetében.
A váltakozó áramú áramkörök áramának és feszültségének ezt a változását fázisdiagramok segítségével elemezzük. Az áram és a feszültség fáziskülönbsége miatt a reaktív áramkörre leadott teljesítményt az áramkör nem használja fel teljesen. A leadott teljesítmény egy része visszakerül a forrásba, ha a feszültség pozitív, az áram pedig negatív (például ahol az idő=0 a fenti diagramon). Az elektromos rendszerekben a feszültség és az áram fázisai közötti ϴ fokos különbség esetén cos(ϴ)-t a rendszer teljesítménytényezőjének nevezzük. Ez a teljesítménytényező kritikus tulajdonsága az elektromos rendszerek szabályozásának, mivel ezáltal a rendszer hatékonyan működik. Ahhoz, hogy a rendszer maximális teljesítményt használjon, a teljesítménytényezőt úgy kell fenntartani, hogy ϴ=0 vagy közel nulla. Mivel az elektromos rendszerekben a legtöbb terhelés általában induktív terhelés (mint például a motorok), a teljesítménytényező korrekciójához kondenzátortelepeket használnak.
Mi a különbség az ellenállás és a reaktancia között?
Ellenállás vs reaktancia |
|
| Az ellenállás az állandó vagy változó áram ellenállása a vezetőben. Ez egy komponens impedanciájának valós része. | A reaktancia az induktorban vagy a kondenzátorban lévő változó áram ellentéte. A reaktancia az impedancia képzeletbeli része. |
| Függőség | |
| Az ellenállás a vezető méretétől, ellenállásától és hőmérsékletétől függ. Nem változik a váltakozó feszültség frekvenciája miatt. | A reaktancia a váltakozó áram frekvenciájától függ. Induktoroknál arányos, kondenzátoroknál pedig fordítottan arányos a frekvenciával. |
| Fázis | |
| Az ellenálláson áthaladó feszültség és áram fázisa azonos; vagyis a fáziskülönbség nulla. | Az induktív reaktancia miatt az áramváltozás lemarad a feszültségfázistól. A kapacitív reaktanciában az áram vezet. Ideális helyzetben a fáziskülönbség 90 fok. |
| Tápellátás | |
| Az ellenállás miatti energiafogyasztás valódi teljesítmény, és a feszültség és az áram szorzata. | A reaktív eszköz által szolgáltatott áramot az eszköz nem használja fel teljesen a késleltetett vagy vezetőáram miatt. |
Összefoglaló – Ellenállás vs reaktancia
Az elektromos alkatrészek, például az ellenállások, a kondenzátorok és az induktorok impedanciaként ismert akadályt képeznek a rajtuk átfolyó áram számára, ami összetett érték. A tiszta ellenállások valós értékű impedanciával rendelkeznek, amelyet ellenállásnak neveznek, míg az ideális induktorok és az ideális kondenzátorok képzeletbeli értékű impedanciával, úgynevezett reaktanciával rendelkeznek. Az ellenállás mind az egyenáramon, mind a váltakozó áramon fellép, de a reaktancia csak változó áramokon lép fel, így ellentétes az alkatrész áramának megváltoztatásával. Míg az ellenállás független a váltakozó áram frekvenciájától, a reaktancia az AC frekvenciájával változik. A reaktancia fáziskülönbséget is okoz az aktuális fázis és a feszültség fázis között. Ez a különbség az ellenállás és a reaktancia között.
Az Ellenállás vs Reaktancia PDF verziójának letöltése
Letöltheti ennek a cikknek a PDF-verzióját, és offline célokra használhatja az idézet megjegyzései szerint. Kérjük, töltse le a PDF verziót innen: Különbség az ellenállás és a reaktancia között
