Формула расчета реактивного сопротивления проводника: калькулятор расчетов

Вопросы и ответы

Понятие реактивного сопротивления

Этот вариант представляет собой зависимость между электрическим током и напряжением на отдельных видах нагрузок, подключаемых к сети (дроссели, емкостные элементы), не связанную с количеством потребляемой потребителем электроэнергии.

Единицей измерения, как и для других вариантов, является ом. Рассматриваемое явление проявляется только при электрическом переменном токе. В расчетах его обозначают латинской буквой X.

Расчет электрических цепей

Расчет различных параметров электрических цепей постоянного и переменного тока Расчет электрических цепей

Последовательное соединение конденсаторов, онлайн расчет

Расчет общей емкости последовательно соединенных конденсаторов в электрической цепи. Последовательное соединение конденсаторов, расчет онлайн

Частота резонанса в колебательном контуре, онлайн расчет

Расчет резонансной частоты в колебательном контуре. Резонансная частота в колебательном контуре, расчет онлайн

Цветовая маркировка резисторов, калькулятор резисторов онлайн

Найдите сопротивление резисторов по их цветовой маркировке в виде 4 или 5 цветных колец. Цветовая маркировка резисторов, калькулятор резисторов онлайн

Различия между активным и реактивным сопротивлением

 

Отличие активного сопротивления от реактивного состоит в том, что при прохождении электрического тока по элементам цепи, несущим активную нагрузку, происходят потери мощности в виде тепловыделения, которое не может быть преобразовано обратно в электрическую энергию. Наглядным примером является горелка электрической плиты, вырабатывающая тепловую энергию.

Такими свойствами обладают также осветительные приборы, электродвигатели и различные кабели. Фазы напряжения и электрического тока, проходящие через такие компоненты, будут совпадать.

Реактивные нагрузки характеризуются наличием емкостных свойств или способностью индуцировать. В первом случае величина рассматриваемого сопротивления зависит от емкости, во втором — от ЭДС самоиндукции.

Важно! Значение, в отличие от активного, может иметь знаки плюс и минус. Это зависит от того, в какую сторону идет фазовый сдвиг. Когда электрический ток опережает напряжение, будет иметь место отрицательный показатель, в противном случае он будет положительным.

Виды и свойства реактивного сопротивления

Это значение может принимать две формы:

  • емкостные — присущие емкостным элементам;
  • индуктивная — характеристика катушек, соленоидов и обмоток.

Важно! Если к трансформатору подключить резистивную нагрузку, реактивное сопротивление уменьшится, так как уменьшится значение вида вызывающего его воздействия. В некоторых цепях с несколькими индуктивными или емкостными нагрузками происходит взаимная компенсация фазовых сдвигов, приходящихся на разные части, тогда комплексная величина будет равна нулю.

Виды пассивных элементов

 

Эти устройства характеризуются тем, что вместо того, чтобы рассеивать энергию, они стремятся ее накапливать. Разные типы таких деталей создают разные формы сопротивления.

Катушка индуктивности

Это радиодеталь, представляющая собой токопроводящий элемент спиралевидной или винтовой формы, покрытый изоляцией. В цепях катушки используются для сглаживания помех и искажений, уменьшения величины переменного тока и создания магнитного поля.

Длинные тонкие элементы называются соленоидами. Катушки отличаются небольшими величинами активного сопротивления и емкости, но имеют индуктивность, создающую электродвижущую силу.

Емкостной элемент

Примером такой детали является конденсатор. Он включает в себя две токопроводящие пластины, между которыми находится диэлектрический материал. Протекание электрического тока происходит за счет накопления и возврата заряда пластин.

Конденсатор в цепи переменного тока

Конденсаторные блоки характеризуются своей неспособностью пропускать постоянный электрический ток. Так что, если устройство подключить последовательно к источнику такого тока, в цепи не будет протекать электрический ток. В переменных схемах ситуация иная.

Если цепь содержит только емкостную составляющую, то в ней будет протекать ток, превышающий напряжение на 90°.

Важно! Величина электрического тока определяется его частотой и емкостной характеристикой используемого конденсатора.

Реактивное сопротивление конденсатора

Его можно найти по формуле:

Х=1/(С*w).

Здесь C — емкостное значение рассматриваемой детали, w — угловая частота. При параллельном соединении элементов формула будет действительна:

1/Хобщ = 1/Х1 + 1/Х2 +…

Если конденсаторы соединены последовательно, для нахождения комплексного показателя системы необходимо сложить номиналы всех компонентов:

Хобщ = Х1 + Х2 +…

Катушка индуктивности в цепи переменного тока

В отличие от предыдущего случая, когда элемент катушки подключен, протекающий по нему электрический ток будет отставать от напряжения. Однако величина фазового сдвига будет равна -90°. В то же время ЭДС отвечает за предотвращение быстрого увеличения тока. Элемент способен играть роль безваттного резистора.

Реактивное сопротивление катушки индуктивности

В расчете поможет выражение:

Х = L*ш.

Здесь L — индуктивность подключаемого элемента. При последовательном соединении в сеть ряда катушек индуктивная составляющая сопротивления такого устройства может быть выражена как сумма сопротивлений всех частей. Если используется параллельное соединение, будет справедливо выражение:

1/Хобщ = 1/Х1 + 1/Х2 +…

Закон Ома будет справедлив как для катушек, так и для конденсаторов:

Х = U/I, где U — величина падения напряжения на элементе.

Читайте также: Как рассчитать мощность электрического тока?

Почему не сгорает первичная обмотка трансформатора

Иногда при эксплуатации трансформаторов возникает вопрос, почему не сгорает обмотка, если сопротивление низкое. Намоточный компонент по своей конструкции можно приравнять к катушке. Соответственно, искомый показатель можно рассчитать с помощью выражения:

X = 2*π*L*F, где L — частота, F — индуктивность.

Так как последний у трансформера получается довольно большим, то и итоговая цифра будет такой же.

Мощность в цепи с реактивными радиоэлементами

При подключении таких элементов к цепи в четные четверти периода ток будет иметь отрицательное значение (в это время компонент проводит накопленную энергию к источнику напряжения). В результате использование энергии элемента за весь цикл оказывается нулевым. Это означает, что на нем не выделяется энергия, поэтому на электрических цепях такие детали изображаются холодными.

На самом деле положение вещей может быть несколько иным (зависит от параметров конкретного элемента), бывает, что небольшие тепловые потери на конденсаторе или соленоиде все-таки имеют место. Но они не будут иметь значения, измеренные в квадратных метрах.

Компенсация реактивной мощности

Когда подключено большое количество индуктивных компонентов, генерируемая ими реактивная мощность создает чрезмерную нагрузку на трансформаторы и, как правило, приводит к потере энергии. Чтобы компенсировать это, можно параллельно подключить конденсатор.

Если вы выберете правильное значение, вы сможете компенсировать фазовый сдвиг, что значительно снизит потери энергии. Емкость этого устройства C равна 1/(2*π*f*X), где X — параметр сопротивления подключенной нагрузки, равный U2/Q (Q — реактивная мощность).

Формула расчета реактивного сопротивления

В общем случае для деталей катушечного типа используют следующее выражение:

Х = L * ш = 2 * π * f * L.

Для конденсаторов используются следующие формулы:

X = 1/(w*C)= 1/(2*π*f*C).

Для конкретного элемента, если известны необходимые параметры, значение можно рассчитать с помощью онлайн-калькулятора. Необходимо ввести необходимые данные в форму и нажать кнопку запуска расчетов.

Умение рассчитать эту составляющую сопротивления поможет определить величину тепловых потерь при используемых нагрузках. Подключив параллельно конденсатор подходящей емкости, можно решить проблему потерь энергии на индуктивные нагрузки.

Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector