Resistencia activa e inductor en circuito AC.

Teniendo en cuenta un circuito de CA que contiene solo resistencia inductiva (consulte el artículo «Inductor en un circuito de corriente alterna»), asumimos que la resistencia activa de este circuito es cero.

De hecho, tanto el cable de la bobina como los cables de conexión tienen una resistencia pequeña pero activa, por lo que el circuito inevitablemente consume la energía de la fuente de corriente.

Por lo tanto, al determinar la resistencia total de un circuito externo, es necesario sumar sus resistencias reactiva y activa. Pero es imposible sumar estas dos resistencias que son de naturaleza diferente.

En este caso, la impedancia del circuito a la corriente alterna se encuentra por suma geométrica.

Se construye un triángulo rectángulo (ver figura 1), uno de cuyos lados es el valor de la resistencia inductiva y el otro lado es el valor de la resistencia activa. La impedancia deseada del circuito está determinada por el tercer lado del triángulo.

Figura 1. Determinación de la impedancia de un circuito que contiene resistencia inductiva y activa

La impedancia del circuito se denota con la letra latina Z y se mide en ohmios. Se puede ver por la construcción que la resistencia total siempre es mayor que la resistencia inductiva y activa tomadas por separado.

La expresión algebraica de la resistencia total del circuito es:

donde Z — resistencia total, R — resistencia activa, XL — resistencia inductiva del circuito.

Por lo tanto, la resistencia total de un circuito a la corriente alterna, compuesta por resistencia activa e inductiva, es igual a la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de la resistencia activa e inductiva de este circuito.

Ley de Ohm ya que dicho circuito se expresa mediante la fórmula I = U / Z, donde Z es la resistencia total del circuito.

Analicemos ahora cuál será el voltaje si el circuito, además del cambio de fase entre la corriente y la inductancia, también tiene una resistencia activa relativamente grande. En la práctica, un circuito de este tipo puede ser, por ejemplo, un circuito que contenga un inductor de núcleo de hierro enrollado por un alambre delgado (inductor de alta frecuencia).

En este caso, el desfase entre corriente y tensión ya no será un cuarto de periodo (como lo era en un circuito con solo resistencia inductiva), sino mucho menos; y cuanto mayor sea la resistencia, menor será el cambio de fase.

Figura 2. Corriente y voltaje en un circuito que contiene R y L.

Ahora ella misma EMF de autoinducción no está en contrafase con el voltaje de la fuente de corriente, ya que está desplazado con respecto al voltaje no por medio período, sino por menos.Además, el voltaje creado por la fuente de corriente en los terminales de la bobina no es igual a la fem de autoinducción, pero es mayor por la cantidad de caída de voltaje en la resistencia activa del cable de la bobina. En otras palabras, el voltaje en la bobina consta de todos modos de dos componentes:

• tiL- el componente reactivo del voltaje, que equilibra el efecto de EMF de la autoinducción,

• tiR- el componente activo del voltaje que superará la resistencia activa del circuito.

Si conectamos una gran resistencia activa en serie con la bobina, el desfase disminuirá tanto que la onda sinusoidal de corriente casi alcanzará a la onda sinusoidal de voltaje y la diferencia de fases entre ellas será apenas perceptible. la amplitud del término y será mayor que la amplitud del término.

De manera similar, puede reducir el cambio de fase e incluso reducirlo completamente a cero si reduce la frecuencia del generador de alguna manera. Una disminución de la frecuencia dará como resultado una disminución de la FEM de autoinducción y, por lo tanto, una disminución del cambio de fase entre la corriente y el voltaje en el circuito causado por ella.

La potencia de un circuito de CA que contiene un inductor

El circuito de corriente alterna que contiene la bobina no consume la energía de la fuente de corriente ya que en el circuito hay un proceso de intercambio de energía entre el generador y el circuito.

Analicemos ahora cómo serán las cosas con el poder consumido por tal esquema.

La potencia consumida en un circuito de CA es igual al producto de la corriente y el voltaje, pero dado que la corriente y el voltaje son cantidades variables, la potencia también será variable.En este caso, podemos determinar el valor de potencia para cada momento si multiplicamos el valor actual por el valor de voltaje correspondiente a un momento dado.

Para obtener el gráfico de potencia, necesitamos multiplicar los valores de los segmentos de línea recta que definen la corriente y el voltaje en diferentes momentos. Tal construcción se muestra en la fig. 3, un. La forma de onda discontinua p nos muestra cómo cambia la potencia en un circuito de CA que contiene solo resistencia inductiva.

Para construir esta curva se utilizó la siguiente regla de multiplicación algebraica: cuando se multiplica un valor positivo por un valor negativo, se obtiene un valor negativo, y cuando se multiplican dos valores negativos o dos positivos, se obtiene un valor positivo.

Figura 3. Gráficos de potencia: a — en un circuito que contiene resistencia inductiva, b — también, resistencia activa

Figura 4. Diagrama de potencia para un circuito que contiene R y L.

La curva de potencia en este caso se encuentra por encima del eje del tiempo. Esto significa que no hay intercambio de energía entre el generador y el circuito y por lo tanto la energía suministrada por el generador al circuito es consumida por completo por el circuito.

En la Fig. 4 muestra el diagrama de potencia para un circuito que contiene resistencia tanto inductiva como activa. En este caso, también se produce la transferencia inversa de energía del circuito a la fuente de corriente, pero en mucha menor medida que en un circuito con una sola resistencia inductiva.

Después de revisar los gráficos de potencia anteriores, concluimos que solo el cambio de fase entre la corriente y el voltaje en el circuito crea potencia "negativa".En este caso, cuanto mayor sea el desfase entre la corriente y la tensión en el circuito, menos potencia consumirá el circuito y, a la inversa, cuanto menor sea el desfase, mayor será la potencia consumida por el circuito.

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