Реактивное сопротивление трансформатора или импеданс
- Дартекс
- Cтатьи
- Реактивное сопротивление трансформатора или импеданс
30.11.2021
Когда на трансформатор подается нагрузка, в его обмотках возникают магнитные потоки. Большая часть из них проходит через обе обмотки. Но есть малая часть потоков, которые замыкаются только на одной из обмоток. Последняя часть рассеивается. Этот поток называется реактивным потоком рассеяния.
Наглядно это явление видно на рисунке:
Что такое сопротивление трансформатора?
Обмотки трансформаторов изготавливаются из проводящего материала – меди либо алюминия.
Оба металла неплохо проводят электрический ток. Но идеальных проводников просто не существует. Поэтому в обеих обмотках есть определенное сопротивление. Из него и складывается сопротивление трансформатора.
Импеданс трансформатора
Мы выяснили, что в катушках трансформатора есть сопротивление и реактивное сопротивление. Совокупность внутреннего сопротивления и сопротивления рассеивания – это и есть импеданс трансформатора.
Магнитный поток рассеяния в трансформаторах
Если бы существовал идеальный трансформатор, то все магнитные потоки проходили бы через обе обмотки и сердечник. Но на деле такого просто не бывает. Часть магнитного потока выходит из обмотки, проходит через изоляцию и замыкается в этой же обмотке. Это явление называют реактивным сопротивлением рассеяния обмоток. Оно же является реактивным сопротивлением рассеяния всего трансформатора. Иначе его еще называют рассеянием магнитного потока.
Как рассчитать импеданс трансформатора?
Формулы для расчета импеданса трансформатора для обеих обмоток имеют вид:
Z1 = R1 + jX1 и
Z2 = R2 + jX2,
где R1 и R2 – это сопротивление первичной и вторичной обмотки, X1 и X2 – сопротивление рассеяния обмоток, а Z1 и Z2 – это импеданс обмоток.
Как рассчитать напряжение трансформатора с учетом импеданса обмоток?
Из-за сопротивления рассеяния в обмотках возникают перепады напряжения. Если мы подаем на первичную обмотку ток напряжением V1, то из-за сопротивления рассеяния в ней возникает составляющая I1X1 как самоиндукция. X1 здесь – это реактивное сопротивление рассеяния. Теперь, если учтем падение напряжения из-за сопротивления на первичной обмотке, то уравнение напряжения трансформатора примет вид:
V1 = E1 + I1(R1 + jX1) ⇒ V1 = E1 + I1R1 + jI1X1.
Так же с учетом вторичного реактивного напряжения на вторичной обмотке покажем уравнение напряжения:
V2 = E2 – I2(R2 + jX2) ⇒ V2 = E2 – I2R2 − jI2X2.
Как видите, магнитный поток рассеяния влияет на общее сопротивление трансформатора. Из-за реактивного сопротивления в первичной и вторичной обмотке трансформатора возникают скачки напряжения. Это особенно важно учитывать в электрических сетях, где несколько трансформаторов работают параллельно.
Список статей
Реактивное сопротивление: формирование электросопротивления
В электротехнике активным и реактивным сопротивлением принято называть величину, характеризующую силу противодействия участка электрической цепи направленному (упорядоченному) движению частиц или квазичастиц — носителям электрического заряда. Это противодействие формируется методом преобразования электроэнергии в иные формы энергии. В случае необратимого изменения электрической энергии звена цепи в иные виды энергии, противодействие будет активным.
- Особенность активного и реактивного сопротивления
- Электротехнический закон реактанса
- Электрический импеданс
Особенность активного и реактивного сопротивления
Сеть с переменным током обладает необратимой трансформацией и передачей энергии элементам электрической цепи.
Осуществляя обменный процесс электроэнергии с компонентами цепи и источником питания, сопротивление будет реактивным.
Если в качестве примера рассматривать микроволновую печь, электрическая энергия в ней необратимо конвертируется в тепловую, в результате чего микроволновая печь получает активное противодействие, равно как элементы, трансформирующие электрическую энергию в световую, механическую и т. д.
Переменный ток, проходя через сосредоточенные электрические элементы, формирует реактивное сопротивление, которое вызвано главным образом индуктивностью и ёмкостью.
Активное сопротивление находится в прямой зависимости от количества полных циклов изменения электродвижущей силы (ЭДС), произошедших за одну секунду. Чем больше это количество, тем выше активное сопротивление.
Однако немало потребителей имеют индуктивные и емкостные свойства в момент прохождения сквозь них переменного тока.
К ним можно отнести:
- конденсаторы;
- дроссели;
- электромагниты;
- трансформаторы.
Следует учитывать как активное, так и реактивное сопротивление, которое обусловлено присутствием в электропотребителе емкостного и индуктивного признака. Прерывая и замыкая цепь постоянного тока, проходящего по любой из обмоток, параллельно с преобразованием тока произойдет и изменение магнитного потока внутри самой обмотки, в итоге в ней появляется электродвижущая сила самоиндукции.
Аналогичная ситуация будет проявляться и в обмотке, подключенной к цепи с переменным током, с тем лишь отличием, что в этом случае ток беспрерывно меняется как по параметру, так и в направлении. Отсюда следует, что беспрерывно будет меняться параметр магнитного потока, проникающего в обмотку, в которой индуктируется электродвижущая сила самоиндукции.
Вместе с тем вектор электродвижущей силы неизменно таков, что он препятствует преобразованию тока.
Следовательно, при нарастании внутри обмотки электродвижущая сила самоиндукции будет ставить своей целью приостановить возрастание тока, а при уменьшении — напротив, будет стараться сохранить убывающий ток.
Следовательно, при нарастании внутри обмотки электродвижущая сила самоиндукции будет ставить своей целью приостановить возрастание тока, а при уменьшении — напротив, будет стараться сохранить убывающий ток.Получается, что ЭДС, появляющаяся внутри проводника (обмотки), задействованного в цепи переменного тока, постоянно будет противодействовать току, препятствуя его изменению. Другими словами, ЭДС можно расценивать как вспомогательное сопротивление, которое совместно с активным сопротивлением катушки создает синергический эффект противодействия идущему через катушку переменному току.
Электротехнический закон реактанса
Формирование реактивного сопротивления происходит с помощью спада реактивной мощности, израсходованной на создание электромагнитного поля в электрической цепи. Спад реактивной мощности образуется способом подсоединения к преобразователю аппарата с активным сопротивлением.
Двухполюснику, подключенному к цепи, получается аккумулировать только лимитированную долю заряда до изменения полярности напряжения на диаметрально противоположную.
Формулой реактивного сопротивления определяется мнимая часть импеданса:
Z = R+jX, где Z — комплексное электросопротивление, R — активное электросопротивление, X — реактивное электросопротивление, j — мнимая единица.
Величину реактивного электросопротивления можно выразить через значения ёмкостного и индуктивного противодействия.
Электрический импеданс
Полное сопротивление цепи переменного тока или импеданс есть отражение трансформирующейся во времени величины тока. В электротехнической литературе обозначается латинской буквой Z. Импеданс является двумерной (векторной) величиной, включающей в себя две независимые скалярные одномерные характеристики: активное и реактивное противодействие переменному электротоку.
Активный компонент импеданса, обозначаемый буквой R, является критерием уровня, с которым материал противодействует потоку отрицательно заряженных частиц среди своих атомов. Низкоомными материалами принято считать:
- золото;
- серебро;
- медь.
Высокоомные материалы называют диэлектриками или изоляторами. К перечню таких материалов можно отнести:
- полиэтилен;
- слюду;
- оргстекло.
Вещества с промежуточной степенью противодействия относят к группе полупроводников. В эту группу входят:
- окисды металлов;
- сернистые соединения;
- соединения с селеном;
- химические элементы (мышьяк, германий, фосфор, кремний, сера, теллур, углерод, гален и др.).
Полное сопротивление вычисляется по формуле: Z = √ R2 +(XL — XC)2, где: R — активное электросопротивление; XL — индуктивное сопротивление, единица измерения Ом; XC — емкостное противодействие, единица измерения Ом.
Полное противодействие рассчитывается пошагово. Вначале рисуют схему, потом вычисляют равнозначные противодействия индивидуально для активного, индуктивного и емкостного компонентов нагрузки и вычисляется полное противодействие электрической цепи.
Что такое реактивное сопротивление? — Определение из WhatIs.com
- Участник TechTarget
Реактивное сопротивление, обозначаемое X , представляет собой форму сопротивления, которое электронные компоненты проявляют к прохождению переменного тока (переменного тока) из-за емкости или индуктивности. В некоторых отношениях реактивное сопротивление подобно аналогу переменного тока постоянного тока (постоянного тока) сопротивление . Но эти два явления существенно различаются и могут варьироваться независимо друг от друга.
Сопротивление и реактивное сопротивление в совокупности образуют импеданс , который определяется в терминах двумерных величин, известных как комплексные числа.
Когда переменный ток проходит через компонент, содержащий реактивное сопротивление, энергия попеременно накапливается и выделяется из магнитного поля или электрического поля. В случае магнитного поля реактивное сопротивление является индуктивным. В случае электрического поля реактивное сопротивление является емкостным. Индуктивному реактивному сопротивлению присваиваются положительные мнимые числовые значения. Емкостному реактивному сопротивлению присваиваются отрицательные мнимые значения.
По мере увеличения индуктивности компонента его индуктивное реактивное сопротивление становится больше в мнимом выражении, при условии, что частота поддерживается постоянной. По мере увеличения частоты для данного значения индуктивности индуктивное реактивное сопротивление увеличивается в мнимом выражении.
Если L — индуктивность в генри (Гн), а f — частота в герцах (Гц), то индуктивное сопротивление + jX L в мнимых омах определяется как:
+ jX L = + j (6.2832 fL )
, где 6,2832 приблизительно равно 2, умноженному на число пи, константа, представляющая число радианов в полном цикле переменного тока, а j представляет единичное мнимое число (положительный квадратный корень из -1). Формула также верна для индуктивности в микрогенри (мкГн) и частоты в МГц (МГц).
В качестве реального примера индуктивного сопротивления рассмотрим катушку с индуктивностью 10 000 мкГн на частоте 2 0000 МГц. Используя приведенную выше формулу, + jX L оказывается + j 125,66 Ом. Если частоту удвоить до 4.000 МГц, то + jX L удвоится, до + j 251,33 Ом. Если частоту уменьшить вдвое до 1.
000 МГц, то + jX L урежут вдвое, до + j 62,832 Ом.
По мере увеличения емкости компонента его емкостное реактивное сопротивление уменьшается отрицательно (ближе к нулю) в мнимых терминах, при условии, что частота поддерживается постоянной. По мере увеличения частоты при заданном значении емкости емкостное сопротивление уменьшается отрицательно (ближе к нулю) в мнимом выражении. Если C — емкость в фарадах (Ф) и f — частота в Гц, тогда емкостное сопротивление -jX C в мнимых омах определяется по формуле:
-jX C = — j (6.2832 fC ) -1
Эта формула также верна для емкости в микрофарадах (мкФ) и частоты в мегагерцах (МГц).
В качестве реального примера емкостного сопротивления рассмотрим конденсатор емкостью 0,0010000 мкФ на частоте 2,0000 МГц. Используя приведенную выше формулу, -jX C оказывается — j 79,577 Ом.
Если частоту увеличить вдвое до 4,0000 МГц, то -jX C урежут вдвое, до — j 39,789 Ом. Если частоту сократить вдвое до 1,0000 МГц, то -jX C удваивается, до — j 159,15 Ом.
Последнее обновление: сентябрь 2005 г.
Продолжить чтение О реактивном сопротивлении- Некоторую базовую информацию о реактивном сопротивлении можно найти на веб-сайте, предоставленном Texas Instruments.
СБОМ
Спецификация программного обеспечения (SBOM) — это перечень всех составляющих компонентов и программных зависимостей, участвующих в разработке и поставке приложения.
ПоискСеть
- беспроводная ячеистая сеть (WMN)
Беспроводная ячеистая сеть (WMN) — это ячеистая сеть, созданная путем соединения узлов беспроводной точки доступа (WAP), установленных в …
- Wi-Fi 7
Wi-Fi 7 — это ожидаемый стандарт 802.
11be, разрабатываемый IEEE. - сетевая безопасность
Сетевая безопасность включает в себя все шаги, предпринятые для защиты целостности компьютерной сети и данных в ней.
11be, разрабатываемый IEEE.ПоискБезопасность
- Что такое модель безопасности с нулевым доверием?
Модель безопасности с нулевым доверием — это подход к кибербезопасности, который по умолчанию запрещает доступ к цифровым ресурсам предприятия и …
- RAT (троянец удаленного доступа)
RAT (троян удаленного доступа) — это вредоносное ПО, которое злоумышленник использует для получения полных административных привилегий и удаленного управления целью …
- атака на цепочку поставок
Атака на цепочку поставок — это тип кибератаки, нацеленной на организации путем сосредоточения внимания на более слабых звеньях в организации …
ПоискCIO
- пространственные вычисления
Пространственные вычисления в широком смысле характеризуют процессы и инструменты, используемые для захвата, обработки и взаимодействия с трехмерными данными.
- Пользовательский опыт
Дизайн взаимодействия с пользователем (UX) — это процесс и практика, используемые для разработки и внедрения продукта, который обеспечит позитивное и …
- соблюдение конфиденциальности
Соблюдение конфиденциальности — это соблюдение компанией установленных правил защиты личной информации, спецификаций или …
SearchHRSoftware
- Поиск талантов
Привлечение талантов — это стратегический процесс, который работодатели используют для анализа своих долгосрочных потребностей в талантах в контексте бизнеса …
- удержание сотрудников
Удержание сотрудников — организационная цель сохранения продуктивных и талантливых работников и снижения текучести кадров за счет стимулирования …
- гибридная рабочая модель
Гибридная рабочая модель — это структура рабочей силы, включающая сотрудников, работающих удаленно, и тех, кто работает на месте, в офисе компании.
..
..SearchCustomerExperience
- CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) аналитика
Аналитика CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) включает в себя все программные средства, которые анализируют данные о клиентах и представляют…
- разговорный маркетинг
Диалоговый маркетинг — это маркетинг, который вовлекает клиентов посредством диалога.
- цифровой маркетинг
Цифровой маркетинг — это общий термин для любых усилий компании по установлению связи с клиентами с помощью электронных технологий.
реактивное сопротивление | электроника | Британника
- Похожие темы:
- сопротивление электрический импеданс индуктивное сопротивление емкостное реактивное сопротивление цепь переменного тока
См. все связанное содержание →
реактивное сопротивление , в электричестве, мера сопротивления, которое цепь или часть цепи оказывает электрическому току, поскольку ток переменный или переменный.
Постоянные электрические токи, протекающие по проводникам в одном направлении, испытывают сопротивление, называемое электрическим сопротивлением, но не реактивное сопротивление. Реактивное сопротивление присутствует в дополнение к сопротивлению, когда по проводникам течет переменный ток. Реактивное сопротивление также возникает в течение коротких промежутков времени, когда постоянный ток изменяется по мере приближения к установившемуся потоку или отклонения от него, например, когда выключатели замкнуты или разомкнуты.
Реактивное сопротивление бывает двух типов: индуктивное и емкостное. Индуктивное реактивное сопротивление связано с магнитным полем, которое окружает провод или катушку с током. Переменный ток в таком проводнике или индукторе создает переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, влияет на ток и напряжение (разность потенциалов) в этой части цепи. Катушка индуктивности по существу противостоит изменениям тока, заставляя изменения тока отставать от изменений напряжения.
Ток нарастает, когда управляющее напряжение уже уменьшается, имеет тенденцию оставаться на максимальном значении, когда напряжение меняет свое направление на обратное, падает до нуля, когда напряжение увеличивается до максимума в противоположном направлении, и меняет свое направление и нарастает в в том же направлении, что и напряжение, даже если напряжение снова падает. Индуктивное сопротивление, мера этого противодействия току, пропорционально частоте f переменного тока и свойство катушки индуктивности, называемое индуктивностью (обозначается L и зависит, в свою очередь, от размеров катушки индуктивности, расположения и окружающей среды). Индуктивное реактивное сопротивление X L равно 2π, умноженному на произведение частоты тока и индуктивности проводника, просто X L = 2π f 2 L, реактивное сопротивление выражается в омах. (Единица измерения частоты — герц, а индуктивности — генри.
)
Емкостное сопротивление, с другой стороны, связано с изменением электрического поля между двумя проводящими поверхностями (пластинами), отделенными друг от друга изолирующей средой. Такой набор проводников, конденсатор, по существу противостоит изменениям напряжения или разности потенциалов на его пластинах. Конденсатор в цепи замедляет протекание тока, заставляя переменное напряжение отставать от переменного тока, что в отличие от индуктора. Емкостное сопротивление, мера этого противодействия, обратно пропорционально частоте f переменного тока и к свойству конденсатора, называемому емкостью (обозначается C и зависит от размеров конденсатора, расположения и изолирующей среды). Емкостное сопротивление X C равно обратному произведению 2π, частоты тока и емкости этой части цепи, просто X C = 1/(2 π f C ). Емкостное сопротивление измеряется в омах. (Емкость измеряется в фарадах.
