Resistencia activa y reactiva, triángulo de resistencia

Actividad y reactividad

La resistencia proporcionada por los pasos y los consumidores en los circuitos de CC se denomina resistencia óhmica.

Si se incluye algún cable en el circuito de CA, resulta que su resistencia será un poco más alta que en el circuito de CC. Esto se debe a un fenómeno llamado efecto piel (efecto de superficie).

Su esencia es la siguiente. Cuando una corriente alterna fluye a través de un cable, existe un campo magnético alterno en su interior que cruza el cable. Las líneas de fuerza magnéticas de este campo inducen una FEM en el conductor, sin embargo, no será la misma en diferentes puntos de la sección transversal del conductor: más hacia el centro de la sección transversal, y menos hacia la periferia.

Esto se debe al hecho de que los puntos que se encuentran más cerca del centro están atravesados ​​por un gran número de líneas de fuerza. Bajo la acción de este EMF, la corriente alterna no se distribuirá uniformemente en toda la sección del conductor, sino más cerca de su superficie.

Esto equivale a reducir la sección útil del conductor y por tanto aumentar su resistencia a la corriente alterna. Por ejemplo, un alambre de cobre de 1 km de largo y 4 mm de diámetro resiste: CC: 1,86 ohmios, CA 800 Hz: 1,87 ohmios, CA 10 000 Hz: 2,90 ohmios.

La resistencia que ofrece un conductor al paso de una corriente alterna por él se denomina resistencia activa.

Si algún consumidor no contiene inductancia y capacitancia (bombilla de luz incandescente, dispositivo de calefacción), también será una resistencia de CA activa.

Resistencia activa — una cantidad física que caracteriza la resistencia de un circuito eléctrico (o su área) a la corriente eléctrica debido a transformaciones irreversibles de energía eléctrica en otras formas (principalmente calor). Expresado en ohmios.

La resistencia activa depende de frecuencia de CAaumenta con su aumento.

Sin embargo, muchos consumidores tienen propiedades inductivas y capacitivas cuando fluye corriente alterna a través de ellos. Estos consumidores incluyen transformadores, estranguladores, electroimanes, condensadores, diferentes tipos de cables y muchos otros.

Al pasar por ellos corriente alterna es necesario tener en cuenta no solo la actividad activa, sino también la reactividad debido a la presencia de propiedades inductivas y capacitivas en el consumidor.

Se sabe que si la corriente continua que pasa a través de cada bobina se interrumpe y se cierra, al mismo tiempo que cambia la corriente, el flujo magnético dentro de la bobina también cambiará, como resultado de lo cual se producirá una FEM de autoinducción. en eso.

Lo mismo se observará en la bobina incluida en el circuito AC, con la única diferencia de que el tock está cambiando continuamente tanto en magnitud como en y to. Por lo tanto, la magnitud del flujo magnético que penetra en la bobina cambiará continuamente e inducirá EMF de autoinducción.

Pero la dirección de la fem de autoinducción siempre es tal que se opone al cambio de corriente. Por lo tanto, a medida que aumenta la corriente en la bobina, la FEM autoinducida tenderá a ralentizar el aumento de corriente y, por el contrario, a medida que la corriente disminuya, tenderá a mantener la corriente que se desvanece.

De ello se deduce que la FEM de autoinducción que se produce en la bobina (conductor) incluida en el circuito de corriente alterna siempre actuará en contra de la corriente, ralentizando sus cambios. En otras palabras, la FEM de autoinducción se puede considerar como una resistencia adicional que, junto con la resistencia activa de la bobina, contrarresta la corriente alterna que pasa a través de la bobina.

La resistencia que ofrece la fem a una corriente alterna por autoinducción se denomina resistencia inductiva.

La resistencia inductiva será mayor cuanto mayor sea la inductancia del usuario (circuito) y mayor sea la frecuencia de la corriente alterna. Esta resistencia se expresa mediante la fórmula xl = ωL, donde xl es la resistencia inductiva en ohmios; L — inductancia en henry (gn); ω — frecuencia angular, donde f — frecuencia actual).

Además de la resistencia inductiva, existe la capacitancia, debido tanto a la presencia de capacitancia en los cables y bobinas como a la inclusión de capacitores en el circuito de CA en algunos casos.A medida que aumenta la capacitancia C del consumidor (circuito) y la frecuencia angular de la corriente, la resistencia capacitiva disminuye.

La resistencia capacitiva es igual a xc = 1 / ωC, donde xc — resistencia capacitiva en ohmios, ω — frecuencia angular, C — capacidad del consumidor en faradios.

Lea más sobre esto aquí: Reactancia en ingeniería eléctrica.

Triángulo de resistencia

Considere un circuito cuya resistencia del elemento activo r, inductancia L y capacitancia C.

Arroz. 1. Circuito de CA con resistencia, inductor y condensador.

La impedancia de dicho circuito es z = √r2+ (хl — xc)2) = √r2 + х2)

Gráficamente, esta expresión se puede representar en forma del llamado triángulo de resistencia.

Higo. 2. Triángulo de resistencia

La hipotenusa del triángulo de resistencia representa la resistencia total del circuito, las piernas - resistencia activa y reactiva.

Si una de las resistencias del circuito es (activa o reactiva), por ejemplo, 10 o más veces menor que la otra, entonces se puede despreciar la menor, lo que se puede verificar fácilmente mediante cálculo directo.