§ 52. Активное сопротивление в цепи переменного тока

 

Сопротивление, включенное в цепь переменного тока, в котором происходит превращение электрической энергии в полезную рабо­ту или в тепловую энергию, называется активным сопротивлением.

К активным сопротивлениям при промышленной частоте (50 гц) относятся, например, электрические лампы накаливания и электро­нагревательные устройства.

 

Рассмотрим цепь переменного тока (рис. 53), в которую вклю­чено активное сопротивление. В такой цепи под действием перемен­ного напряжения протекает переменный ток. Изменение тока в Цепи, согласно закону Ома, зависит только от изменения напряже­ния, подключенного к ее зажимам. Когда напряжение равно нулю, ток в цепи также равен нулю. По мере увеличения напряжения ток в Цепи возрастает и при максимальном значении напряжения ток становится наибольшим. При уменьшении напряжения ток убывает. Когда напряжение изменяет свое направление, ток также изменяет свое направление и т. д.

Из сказанного следует, что в цепи переменного тока с актив­ным сопротивлением по мере изменения по величине и направлению напряжения одновременно пропорционально меняются величина и Направление тока. Это значит, что ток и напряжение совпадают по фазе.

Построим векторную диаграмму действующих величин тока и  напряжения для цепи с активным сопротивлением. Для этого отлов жим в выбранном масштабе по горизонтали вектор напряжения  Чтобы на векторной диаграмме показать, что напряжение и ток в  цепи совпадают по фазе (=0), откладываем вектор тока I по направлению вектора напряжения.

Сила тока в такой цепи определяется по закону Ома:

 

В этой цепи среднее значение мощности, потребляемой активным сопротивлением, выражается произведением действующих значения тока и напряжения.

Пример.    К  цепи  переменного   тока   с  активным   сопротивлением   r=55 ом    подключен генератор, максимальное значение напряжения которого U_m=310,2 в.

Определить:

1. показание вольтметра, подключенного к зажимам генератора;

2. показание амперметра, включенного в цепь;

3. среднее значение мощности, потребляемой сопротивлением.

 Решение. Известно,   что   электроизмерительные   приборы,   включенные в цепь переменного тока, измеряют действующие    значения.    Поэтому    показание  вольтметра, измеряющего напряжение,

 

Показание амперметра, измеряющего действующее значение тока,

Среднее  значение  активной   мощности,   потребляемой  сопротивлением,   Р=220х4 = 880 вт или Р=I²r=42×55=16×55=880 вт.

 

 

Прохождение электрического тока по проводнику или катушки сопровождается появлением магнитного поля.

Рассмотрим электрическую цепь переменного тока (рис. 54,а), в которую включена катушка индуктивности, имеющая небольшое количество витком проволоки сравнительно большого сечения, активное сопротивления которой можно считать практически равным нулю.

Под действием э.д. с. генератора в цепи протекает переменный ток, возбуждающий переменный магнитный поток. Этот поток пересекает «собственные» витки катушки и в ней возникает электродвижущая сила самоиндукции

                                                                                                                  (55)

 

 

где L — индуктивность катушки,

— скорость изменения тока в ней.

 

Электродвижущая сила самоиндукции, согласно правилу Лен­ца, всегда противодействует причине, вызывающей ее. Так как э. д. с. самоиндукции всегда противодействует изменениям переменного тока, вызываемым э.д.с. генератора, то она препятствует прохож­дению переменного тока. При расчетах это учитывается по индук­тивному  сопротивлению,  которое  обозначается Х_L  и  измеряется

 

в омах. Таким образом, индуктивное сопротивление катушки Х

L зависит от величины э. д. с. самоиндукции, а следовательно, оно, как и э.д. с. самоиндукции, зависит от скорости изменения тока в ка­тушке (от частоты ) и от индуктивности катушки L:

 

где X_L, — индуктивное сопротивление, ом,

ώ — угловая частота переменного тока, рад/сек,

L — индуктивность катушки, гн.

 Так как угловая частота переменного тока   , то индуктив­ное сопротивление

где, f—-частота переменного тока, гц.

 

Пример. Катушка,  обладающая  индуктивностью  L=0,5 гн,  присоединена к источнику переменного тока, частота которого f=50 гц. Определить:

1)       индуктивное сопротивление катушки при частоте f=50 гц;

2)       индуктивное сопротивление этой катушки переменному току, частота ко­торого f=800 гц.

Решение. Индуктивное сопротивление переменному току при f=50 гц

При частоте тока f=800 гц

 

Приведенный пример показывает, что индуктивное сопротивление катушки повышается с увеличением частоты переменного тока,  протекающего по ней. По мере уменьшения частоты тока индуктивное сопротивление убывает. Для постоянного тока, когда ток в катушке не изменяется и магнитный поток не пересекает ее витки,  э.д. с. самоиндукции не возникает, индуктивное сопротивлений катушки Х

L равно нулю. Катушка индуктивности для постоянного тока представляет собой лишь сопротивление

Выясним, как изменяется э. д. с. самоиндукции, когда по катушке индуктивности протекает переменный ток.

Известно, что при неизменной индуктивности катушки э. д. с. самоиндукции зависит от скорости изменения силы тока и она всегда направлена навстречу причине, вызвавшей ее.

На графике (рис.

54, в) переменный ток показан в виде синусоиды (сплошная линия). В первую четверть периода сила тока возрастает от нулевого до максимального значения. Электродвижущая сила самоиндукции е_с, согласно правилу Ленца, препятствует увеличению тока в цепи. Поэтому на графике (пунктирной линией) показано, что е_с в это время имеет отрицательное значение. Во вторую четверть периода сила тока в катушке убывает до нуля. В это время э.д.с. самоиндукции изменяет свое направление и увеличивается препятствуя убыванию силы тока. В третью четверть периода том изменяет свое направление и постепенно увеличивается до максимального значения; э. д. с. самоиндукции имеет положительное значение и далее, когда сила тока убывает, э. д. с. самоиндукции опять меняет свое направление и вновь препятствует уменьшению силы  тока в цепи.

Из сказанного следует, что ток в цепи и э. д. с. самоиндукции не совпадают по фазе. Ток опережает э.д.с. самоиндукции по фазе на  четверть периода или на угол  = 90°. Необходимо также иметь в виду, что в цепи с индуктивностью, не содержащей г, в каждый момент времени электродвижущая сила самоиндукции направлена навстречу напряжению генератора U. В связи с этим напряжения и э. д. с. самоиндукции е

с также сдвинуты по фазе друг относительно друга на 180°.

Из изложенного следует, что в цепи переменного тока, содержащей только индуктивность, ток отстает от напряжения, вырабатываемого генератором, на угол ==90^о (на четверть периода) и опере­жает э.д.с. самоиндукции на 90°. Можно также сказать, что в  индуктивной цепи напряжение опережает по фазе ток на 90°.

Построим векторную диаграмму тока и напряжения для цеь переменного тока с индуктивным сопротивлением. Для этого отложим вектор тока I по горизонтали в выбранном нами масштаба (рис. 54,6.)

Чтобы на векторной диаграмме показать, что напряжение опережает по фазе ток на угол  = 90°, откладываем вектор напряжения  вверх под углом 90°.

Закон Ома для цепи с индуктивностью можно выразить так:

Следует подчеркнуть, что имеется существенное отличие между индуктивным и активным сопротивлением переменному току.

Когда к генератору переменного тока подключена активная на­грузка, то энергия безвозвратно потребляется активным сопротив­лением.

Если же к источнику переменного тока присоединено индуктив­ное сопротивление r= 0, то его энергия, пока сила тока возрастает, расходуется на возбуждение магнитного поля. Изменение этого поля вызывает возникновение э. д. с. самоиндукции. При уменьше­нии силы тока энергия, запасенная в магнитном поле, вследствие возникающей при этом э.д.с. самоиндукции возвращается обратно генератору.

В первую четверть периода сила тока в цепи с индуктивностью возрастает и энергия источника тока накапливается в магнитном поле. В это время э.д.с. самоиндукции направлена против напря­жения.

Когда сила тока достигнет максимального значения и начинает во второй четверти периода убывать, то э. д.с. самоиндукции, изме­нив свое направление, стремится поддержать ток в цепи. Под дей­ствием э.д.с. самоиндукции энергия магнитного поля возвращается к источнику энергии — генератору. Генератор в это время работает в режиме двигателя, преобразуя электрическую энергию в механи­ческую.

В третью четверть периода сила тока в цепи под действием э. д. с. генератора увеличивается, и при этом ток протекает в противопо­ложном направлении. В это время энергия генератора вновь накап­ливается в магнитном поле индуктивности.

В четвертую четверть периода сила тока в цепи убывает, а на­копленная в магнитном поле энергия при воздействии э.д.с. само­индукции вновь возвращается генератору.

Таким образом, в первую и третью четверть каждого периода генератор переменного тока расходует свою энергию в цепи с ин­дуктивностью на создание магнитного поля, а во вторую и четвер­тую четверть каждого периода энергия, запасенная в магнитном поле катушки в результате возникающей э. д. с. самоиндукции, воз­вращается обратно генератору.

Из этого следует, что индуктивная нагрузка в отличие от актив­ной в среднем не потребляет энергию, которую вырабатывает гене­ратор, а в цепи с индуктивностью происходит «перекачивание» энер­гии от генератора в индуктивную нагрузку и обратно, т, е. возни­кают колебания энергии.

Из сказанного следует, что индуктивное сопротивление является Реактивным. В цепи, содержащей реактивное сопротивление, происходят колебания энергии от генератора к нагрузке и обратно.

 

Активное сопротивление в цепи переменного тока

 

Электрическая цепь предполагает наличие в своём составе целого ряда различных компонентов. Конденсаторы и элементы индуктивности включаются в цепь для получения самого разнообразного эффекта. Активное сопротивление при этом присутствует в виде отдельных элементов-резисторов и как сопротивление проводов соединения. Физика влияния этого компонента цепи на законы протекания электрических явлений изучена довольно досконально, и мало чем отличается от характера протекания электрического тока, будь-то под влиянием переменного или постоянного напряжения.

Активное сопротивление в цепи переменного тока работает так же, как и в режиме подачи постоянного напряжения. Совсем другое дело – элементы емкости и индуктивности. Если в участке цепи, в котором подключён конденсатор, полностью отсутствует постоянная составляющая тока, то катушки индуктивности на неё не оказывают никакого влияния. На протекание постоянного тока в варианте с индуктивностью оказывает воздействие лишь активное сопротивление катушки.

Совсем по-другому обстоят дела при описании электрических процессов в цепи тока переменного. Конденсаторы становятся проводниками, а катушки индуктивности (дросселя, обмотки трансформатора и пр.) обретают индуктивное сопротивление, и оно в свою очередь играет куда более важную роль, а активное сопротивление зачастую просто не берётся во внимание.

Но, тем не менее, необходимость точного проведения расчётов требует учитывать и эту составляющую. Для начала, чтобы понять, как активное сопротивление катушки сочетается с индуктивным, следует в общих чертах рассмотреть устройство стандартной катушки индуктивности.

В роли компонента электрической цепи этот прибор есть не что иное, как двухполюсный элемент самых различных электрических, электромеханических и электронных систем и устройств. В качестве основного параметра он использует величину собственной индуктивности. Та же в свою очередь зависит лишь от геометрических размеров и материалов изготовления. На величину индуктивности не оказывает влияние ни ток, ни напряжение. Применение катушки индуктивности находят в фильтрах для подавления помех, их использование позволяет добиться сглаживания пульсаций, также катушка может накапливать энергию, что широко используется в проектировании колебательных контуров.

Чтобы проанализировать, какое влияние имеет активное сопротивление на работу дросселя, следует рассматривать цепь переменного тока с единственным элементом, которым является катушка индуктивности. Рассчитав активное и индуктивное сопротивление, казалось бы, самым простым способом вычисления общего значения является сложение их по модулю.

Но с этими величинами дело обстоит не так просто, как казалось бы. Опуская теоретическое обоснование, опишем использование на практике метода суммирования активного и индуктивного сопротивления.

Для нахождения суммарного показателя строим прямоугольный треугольник. Одним его катетом является активное сопротивление, а другим – индуктивное. Гипотенуза будет равна полному сопротивлению цепи, которое согласно определению будет равняться квадратному корню из суммы квадратов активного и индуктивного сопротивлений.

Расчёты, осуществлённые таким способом, несут более точную информацию о процессах, протекающих в цепи переменного тока, элементами которых выступают катушки индуктивности. В формуле Закона Ома мы имеем возможность использовать величину полного сопротивления. В дальнейшем следует заметить, что значительное активное сопротивление при сравнении с индуктивным может оказать влияние на сдвиг фаз между током и напряжением. Именно поэтому при изготовлении дросселей широко используется конструкция с сердечником, что даёт значительные преимущества индуктивному сопротивлению.

 

Усовершенствованное тестирование цепей и электрических соединений

Перейти к основному содержанию

АТГ Инк.

Калькулятор ATG VE на atgtraining.com — БЕСПЛАТНО для использования в Интернете

Опубликовано 3 мая 2016 г.

+ Подписаться

Проблема с тестированием сопротивления заключается в том, что результаты не обязательно доказывают, способны ли устройство или цепь пропускать «нормальный» ток. Большинство автомобильных цепей пропускают во много раз больше, чем DVOM. Устройство может пропускать микроампер (мкА) от DVOM, но не может пропускать реальное текущее (нормальная работа).

Неисправности физических цепей и компонентов
Разница между током счетчика и нормальным рабочим током означает, что многие цепи, которые физически не способны пропускать надлежащий ток, на самом деле будут хорошо проверены.

Например, ослабленная клемма аккумулятора обычно показывает сопротивление 0 Ом, но когда вы пытаетесь завести машину, необходимые 200 ампер просто создают пробку на неисправном клеммном соединении. На этом «ограничении» падает большая часть напряжения, и крутить двигатель уже нечему. Если все, что вы делаете для проверки подключения аккумулятора, — это проверка сопротивления, вы в конечном итоге замените совершенно исправный стартер.

Ошибки активного сопротивления
Терминология может показаться странной, и она определенно не является стандартной. Однако он описывает явление повышения сопротивления с температурой. Другими словами, сопротивление порождает сопротивление. Это часто происходит, когда небольшое дополнительное сопротивление вызывает дополнительную работу. Эта работа создает дополнительное тепло, что еще больше увеличивает сопротивление. Эта проблема обостряется до тех пор, пока устройство не перестанет работать. Обычно мы называем это «прерывистым», но это не так. Устройство, схема или соединение всегда неисправен – только симптомы перемежаются.

Это чрезвычайно распространено в исполнительных механизмах, таких как соленоиды и реле, и симптомы включают отсутствие работы в горячем состоянии или ухудшение производительности с течением времени.

Резюме
Подобно садовому шлангу, ограничение в любом месте электрической цепи (шланга) снижает ток (воды) через всю цепь. Проблема с тестированием сопротивления заключается в том, что измеритель оказывает очень маленькую нагрузку на цепь или устройство, поэтому «активные» неисправности сопротивления не проявляются. Плохой контакт в реле может иметь низкое пассивное сопротивление в Омах, но сопротивление будет резко возрастать (значительное падение напряжения или размыкание) при протекании гораздо более высокого тока, связанного с нормальной работой. Вот почему иногда компоненты тестируются хорошо, даже если они не работают.

Примечание:  Это не все плохие новости. Информация и упражнения по тестированию падения напряжения в руководстве решают все эти проблемы путем измерения влияния сопротивления в цепи под напряжением.

Эти выдержки взяты из наших руководств объемом 200-350 страниц и могут ссылаться на информацию из других разделов руководства или графики/рисунки. Наши руководства содержат подробные процедуры, требующие снимков экрана деталей, диаграмм и различных графиков, а также подробные шаги, которые методично помогут вам найти и устранить реальные проблемы при ремонте автомобилей для более быстрого решения.

Дополнительную информацию о том, как получить руководства, из которых взяты эти советы, см. на странице продуктов на нашем веб-сайте:  
www.atgtraining.com DVD по нашим более популярным предметам.

• Производительность двигателя Chrysler: Двигатель Неисправности датчика положения

  14 марта 2019 г.

  

• Расширенный лабораторный анализ напряжения и силы тока — потенциометры

  7 фев. 2019 г.

• Стратегии диагностики прерывистого электрооборудования и управляемости — цифровые датчики

  22 января 2019 г.

• Характеристики двигателя Ford 6,0 ​​л, 6,4 л и 6,7 л с рабочим ходом

  27 декабря 2018 г.

• Системы улавливания паров топлива: проверка герметичности, расхода и функционирования — диагностика компонентов

  14 ноября 2018 г.

  

• Диагностика систем прямого впрыска и впуска воздуха: компоненты GDI

  2 ноября 2018 г.

• Механическая и переменная синхронизация и диагностика клапанного механизма: Audi и VW Timing & VVT Ssystems

  17 октября 2018 г.

• Усовершенствованная система кузова, безопасности и шасси: АНТИБЛОКИРОВОЧНЫЕ ТОРМОЗНЫЕ СИСТЕМЫ

  25 августа 2018 г.

  

• Toyota & Ford Hybrid Diagnostics — Toyota и Lexus: проверка работы трансмиссии и инвертора и проверка изоляции

  13 августа 2018 г.

• Диагностика сети и программирование модулей: Chrysler Networks

  4 августа 2018 г.

Активные и пассивные электронные компоненты

Все об активных и пассивных электронных компонентах. Примеры и различия между активными и пассивными электронными компонентами

Активные и пассивные электронные компоненты представляют собой два класса электронных компонентов. Оба эти класса электронных компонентов отличаются друг от друга. В этой статье объясняется все об активных и пассивных электронных компонентах с примерами и различиями между ними.

Активные и пассивные электронные компоненты

Содержание:

Что такое активные электронные компоненты?

Активные электронные компоненты — это компоненты, которые могут управлять потоком электроэнергии. Различные типы печатных плат имеют по крайней мере один активный компонент. Некоторыми примерами активных электронных компонентов являются транзистор , вакуумные лампы, выпрямители с кремниевым управлением (SCR) .

Активные электронные компоненты

Полный список активных электронных компонентов

Вот полный список наиболее распространенных и широко используемых активных электронных компонентов. Я не упомянул Устаревшие компоненты.

Полупроводники	Транзисторы
Диоды (все) Выпрямительный диод Диод Шоттки Стабилитрон Униполярный/биполярный диод Варикап Варактор Светодиод (LED) Солнечная фотоэлемент, фотоэлектрическая панель	Транзисторы (все) Фототранзистор Транзистор Дарлингтона Составной транзистор Полевой транзистор (FET) JFET (переходной полевой транзистор) МОП-транзистор (Металл-оксид-полупроводник) Тиристоры Составные транзисторы
Интегральные схемы (ИС)	Прочие компоненты
Интегральные схемы (все) Цифровая схема Аналоговая схема Датчик Холла Датчик тока Корпуса BGA Процессор Силовые ИС Оптоэлектронные компоненты	ЭЛТ / LCD / VFD / TFT / LED Вакуумные трубки Лампы выпрямителя Излучатели Газоразрядная трубка Игнитрон Тиратрон Аккумулятор/источник питания Электрогенератор

Что такое пассивные электронные компоненты?

Пассивные электронные компоненты — это компоненты, которые не могут управлять электрическим током с помощью другого электрического сигнала. Примерами пассивных электронных компонентов являются конденсаторы, резисторы, катушки индуктивности, трансформаторы и некоторые диоды. Это могут быть либо Thru-Hole, либо SMD-компоненты.

Пассивные электронные компоненты

Полный список пассивных электронных компонентов

Вот полный список наиболее распространенных и широко используемых пассивных электронных компонентов. Я не упомянул Устаревшие компоненты.

Основные компоненты	Электромеханические компоненты
Резисторы (все типы) Конденсаторы (все типы) Индукторы / Катушка Мемристор/сеть Датчики Детекторы Датчики Антенны Сборочные модули	Пьезоэлектрические устройства Кристаллы Резонаторы Клеммы и разъемы Кабели Переключатели Устройства защиты цепи Печатная плата Механические устройства, такие как вентилятор, лампа

Что такое резистор ?

Резистор — это электрическое устройство, препятствующее прохождению электрического тока. Это пассивное устройство , используемое для управления или препятствования протеканию электрического тока в электрической цепи путем создания сопротивления, что приводит к падению напряжения на устройстве.

Резистор

Что такое конденсатор ?

Конденсатор — это пассивный электрический компонент, который может накапливать энергию в электрическом поле между парой проводников, называемых «пластинами». Процесс накопления энергии в конденсаторе известен как « зарядка ». Способность конденсатора накапливать заряд измеряется его емкостью .

Конденсаторы используются в электронных схемах в качестве накопителей энергии. Они также используются для различения высокочастотных и низкочастотных сигналов. Доступен широкий спектр конденсаторов, включая электролитические конденсаторы, обычные конденсаторы с плоскими пластинами и механические переменные конденсаторы.

Конденсатор

Что такое диод ?

Диод — это односторонний клапан для электричества. Диоды пропускают ток в одном направлении. Большинство диодов имеют на одном конце нарисованную линию, показывающую направление потока. Отрицательная сторона обычно белая.

Диод

Что такое интегральная схема (ИС)?

Интегральные схемы (ИС) представляют собой набор из нескольких сложных схем. ИС доступны в самых разных корпусах и размерах. Их приложения так же разнообразны, как и их пакеты.

ИС

Что такое транзисторы?

Транзистор — это полупроводниковый прибор. Это основной строительный блок схем мобильных телефонов, компьютеров и некоторых других электронных устройств. Транзистор имеет очень быстрый отклик и используется в ряде функций, включая регулирование напряжения, усиление, переключение, модуляцию сигнала и генераторы.

Транзисторы могут быть упакованы индивидуально или они могут быть частью интегральной схемы. Некоторые микросхемы имеют миллиарды транзисторов на очень небольшой площади.

Транзистор

Обозначения активных и пассивных электронных компонентов

Активные и пассивные электронные компоненты

Электронные компоненты, как активные, так и пассивные , являются жизненно важным элементом любой печатной платы.