nyckelskillnad – motstånd vs reaktans
Elektriska komponenter som motstånd, induktorer och kondensatorer har något slags hinder för strömmen som passerar genom dem. Medan motstånd reagerar på både likström och växelström, reagerar induktorer och kondensatorer endast på variationer av strömmar eller växelström. Detta hinder för strömmen från dessa komponenter kallas elektrisk impedans (Z). Impedans är ett komplext värde i matematisk analys. Den reella delen av detta komplexa tal kallas resistans (R), och endast rena motstånd har ett motstånd. Idealiska kondensatorer och induktorer bidrar till den imaginära delen av impedansen som kallas reaktans (X). Således är nyckelskillnaden mellan motstånd och reaktans att motståndet är en reell del av impedansen för en komponent medan reaktansen är en imaginär del av impedansen för en komponent. En kombination av dessa tre komponenter i RLC-kretsar skapar impedans på strömbanan.
Vad är motstånd?
Motstånd är det hinder som spänningen möter för att driva en ström genom en ledare. Om en stor ström ska drivas bör spänningen som appliceras på ledarens ändar vara hög. Det vill säga att den applicerade spänningen (V) ska vara proportionell mot strömmen (I) som går genom ledaren, enligt Ohms lag; konstanten för denna proportionalitet är ledarens resistans (R).
V=I X R
Ledare har samma resistans oavsett om strömmen är konstant eller varierande. För växelström kan resistans beräknas med hjälp av Ohms lag med momentan spänning och ström. Resistansen mätt i ohm (Ω) beror på ledarens resistivitet (ρ), längd (l) och tvärsnittsarea (A) där,
Resistansen beror också på ledarens temperatur eftersom resistiviteten ändras med temperaturen på följande sätt. där ρ 0 hänvisar till resistiviteten specificerad vid standardtemperaturen T0 som vanligtvis är rumstemperaturen, och α är temperaturkoefficienten för resistivitet:
För en enhet med ren resistans beräknas strömförbrukningen av produkten av I2 x R. Eftersom alla dessa komponenter i produkten är verkliga värden, är strömförbrukningen av motståndet kommer att vara en verklig makt. Därför utnyttjas strömmen till ett idealiskt motstånd fullt ut.
Vad är Reactance?
Reaktans är en tänkt term i matematisk kontext. Den har samma uppfattning om resistans i elektriska kretsar och delar samma enhet Ohms (Ω). Reaktans uppstår endast i induktorer och kondensatorer under en strömändring. Därför beror reaktansen på frekvensen av växelströmmen genom en induktor eller kondensator.
I fallet med en kondensator, ackumulerar den laddningar när en spänning läggs på de två terminalerna tills kondensatorns spänning matchar källan. Om den pålagda spänningen är med en växelströmskälla, återförs de ackumulerade laddningarna till källan vid spänningens negativa cykel. När frekvensen blir högre, desto mindre blir mängden laddningar lagrade i kondensatorn under en kort tidsperiod eftersom laddnings- och urladdningstiden inte ändras. Som ett resultat kommer kondensatorns motstånd mot strömflödet i kretsen att bli mindre när frekvensen ökar. Det vill säga, kondensatorns reaktans är omvänt proportionell mot AC:s vinkelfrekvens (ω). Således definieras den kapacitiva reaktansen som
C är kondensatorns kapacitans och f är frekvensen i Hertz. Men impedansen för en kondensator är ett negativt tal. Därför är impedansen för en kondensator Z=– i / 2 π fC. En ideal kondensator är bara associerad med en reaktans.
Å andra sidan motverkar en induktor en förändring av ström genom den genom att skapa en motelektromotorisk kraft (emk) över den. Denna emk är proportionell mot frekvensen av AC-försörjningen och dess motsättning, som är den induktiva reaktansen, är proportionell mot frekvensen.
Induktiv reaktans är ett positivt värde. Därför kommer impedansen för en ideal induktor att vara Z=i2 π fL. Ändå bör man alltid notera att alla praktiska kretsar också består av resistans, och dessa komponenter betraktas i praktiska kretsar som impedanser.
Som ett resultat av denna opposition mot strömvariationen av induktorer och kondensatorer, kommer spänningsändringen över den att ha ett annat mönster än strömvariationen. Detta betyder att växelströmsspänningens fas skiljer sig från växelströmsfasen. På grund av den induktiva reaktansen har strömändringen en fördröjning från spänningsfasen, till skillnad från kapacitiv reaktans där strömfasen leder. I idealiska komponenter har denna avledning och eftersläpning en magnitud på 90 grader.
Figur 01: Spänning-ström fasförhållanden för en kondensator och en induktor.
Denna variation av ström och spänning i AC-kretsar analyseras med hjälp av fasdiagram. På grund av skillnaden mellan faserna för ström och spänning, förbrukas inte den effekt som levereras till en reaktiv krets helt av kretsen. En del av den levererade strömmen kommer att återföras till källan när spänningen är positiv och strömmen är negativ (t.ex. när tiden=0 i diagrammet ovan). I elektriska system, för en skillnad på ϴ grader mellan spännings- och strömfasen, kallas cos(ϴ) systemets effektfaktor. Denna effektfaktor är en kritisk egenskap att kontrollera i elektriska system eftersom den gör att systemet fungerar effektivt. För att den maximala effekten ska kunna utnyttjas av systemet bör effektfaktorn upprätthållas genom att göra ϴ=0 eller nästan noll. Eftersom de flesta av lasterna i elektriska system vanligtvis är induktiva laster (som motorer), används kondensatorbanker för effektfaktorkorrigering.
Vad är skillnaden mellan motstånd och reaktans?
Resistance vs Reactance |
|
| Motstånd är motståndet till en konstant eller varierande ström i en ledare. Det är den verkliga delen av impedansen för en komponent. | Reaktans är oppositionen till en variabel ström i en induktor eller en kondensator. Reaktansen är den imaginära delen av impedansen. |
| Dependency | |
| Resistans beror på ledarens dimensioner, resistivitet och temperatur. Den ändras inte på grund av växelspänningens frekvens. | Reaktansen beror på växelströmmens frekvens. För induktorer är det proportionellt, och för kondensatorer är det omvänt proportionellt mot frekvensen. |
| Phase | |
| Fasen för spänningen och strömmen genom ett motstånd är densamma; det vill säga fasskillnaden är noll. | På grund av den induktiva reaktansen har strömändringen en fördröjning från spänningsfasen. I kapacitiv reaktans är strömmen ledande. I en idealisk situation är fasskillnaden 90 grader. |
| Power | |
| Strömförbrukning på grund av motstånd är verklig effekt och det är produkten av spänning och ström. | Ström som levereras till en reaktiv enhet förbrukas inte helt av enheten på grund av eftersläpning eller ledande ström. |
Sammanfattning – Motstånd vs reaktans
Elektriska komponenter som motstånd, kondensatorer och induktorer gör ett hinder känt som impedans för strömmen att flöda genom dem, vilket är ett komplext värde. Rena resistorer har en impedans med verkligt värde som kallas resistans, medan ideala induktorer och ideala kondensatorer har en impedans med imaginärt värde som kallas reaktans. Motstånd uppstår på både likström och växelström, men reaktans sker endast på variabla strömmar, vilket gör en opposition mot att ändra strömmen i komponenten. Medan resistansen är oberoende av AC-frekvensen, ändras reaktansen med AC-frekvensen. Reaktans gör också en fasskillnad mellan den aktuella fasen och spänningsfasen. Detta är skillnaden mellan motstånd och reaktans.
Ladda ner PDF-version av Resistance vs Reactance
Du kan ladda ner PDF-versionen av den här artikeln och använda den för offlineändamål enligt citat. Ladda ner PDF-versionen här Skillnaden mellan motstånd och reaktans
