Nøgleforskel – modstand vs reaktans
Elektriske komponenter såsom modstande, induktorer og kondensatorer har en form for hindring for strømmen, der passerer gennem dem. Mens modstande reagerer på både jævnstrøm og vekselstrøm, reagerer induktorer og kondensatorer kun på variationer af strømme eller vekselstrøm. Denne hindring for strømmen fra disse komponenter er kendt som elektrisk impedans (Z). Impedans er en kompleks værdi i matematisk analyse. Den reelle del af dette komplekse tal kaldes modstand (R), og kun rene modstande har en modstand. Ideelle kondensatorer og induktorer bidrager til den imaginære del af impedansen, som er kendt som reaktans (X). Således er den vigtigste forskel mellem modstand og reaktans, at modstanden er en reel del af impedansen af en komponent, mens reaktansen er en imaginær del af impedansen af en komponent. En kombination af disse tre komponenter i RLC-kredsløb giver impedans på strømvejen.
Hvad er modstand?
Modstand er den forhindring, som spændingen står over for ved at drive en strøm gennem en leder. Hvis der skal drives en stor strøm, skal spændingen på lederens ender være høj. Det vil sige, at den påtrykte spænding (V) skal være proportional med strømmen (I), der går gennem lederen, som angivet af Ohms lov; konstanten for denne proportionalitet er modstanden (R) af lederen.
V=I X R
Ledere har samme modstand, uanset om strømmen er konstant eller varierende. For vekselstrøm kan modstand beregnes ved hjælp af Ohms lov med øjeblikkelig spænding og strøm. Modstanden målt i ohm (Ω) afhænger af lederens resistivitet (ρ), længde (l) og tværsnitsareal (A), hvor,
Modstand afhænger også af lederens temperatur, da resistiviteten ændres med temperaturen på følgende måde. hvor ρ 0 refererer til den resistivitet, der er specificeret ved standardtemperaturen T0, som norm alt er rumtemperaturen, og α er temperaturkoefficienten for resistivitet:
For en enhed med ren modstand beregnes strømforbruget af produktet af I2 x R. Da alle disse komponenter i produktet er reelle værdier, er den forbrugte strøm af modstanden vil være en reel magt. Derfor er den strøm, der leveres til en ideel modstand, fuldt udnyttet.
Hvad er Reactance?
Reaktans er et imaginært udtryk i matematisk sammenhæng. Det har den samme opfattelse af modstand i elektriske kredsløb og deler den samme enhed ohm (Ω). Reaktans forekommer kun i induktorer og kondensatorer under en strømændring. Derfor afhænger reaktansen af frekvensen af vekselstrømmen gennem en induktor eller kondensator.
I tilfælde af en kondensator akkumulerer den ladninger, når en spænding tilføres de to terminaler, indtil kondensatorspændingen matcher kilden. Hvis den påførte spænding er med en AC-kilde, returneres de akkumulerede ladninger til kilden ved den negative cyklus af spændingen. Efterhånden som frekvensen bliver højere, jo mindre bliver mængden af ladninger gemt i kondensatoren i en kort periode, da opladnings- og afladningstiden ikke ændres. Som et resultat vil modstanden fra kondensatoren til strømmen i kredsløbet være mindre, når frekvensen stiger. Det vil sige, at kondensatorens reaktans er omvendt proportional med vinkelfrekvensen (ω) af AC. Den kapacitive reaktans er således defineret som
C er kondensatorens kapacitans, og f er frekvensen i Hertz. Imidlertid er impedansen af en kondensator et negativt tal. Derfor er impedansen af en kondensator Z=– i / 2 π fC. En ideel kondensator er kun forbundet med en reaktans.
På den anden side modarbejder en induktor en ændring af strøm gennem den ved at skabe en modelektromotorisk kraft (emf) hen over den. Denne emf er proportional med frekvensen af AC-forsyningen, og dens modsætning, som er den induktive reaktans, er proportional med frekvensen.
Induktiv reaktans er en positiv værdi. Derfor vil impedansen af en ideel induktor være Z=i2 π fL. Ikke desto mindre skal man altid bemærke, at alle praktiske kredsløb også består af modstand, og disse komponenter betragtes i praktiske kredsløb som impedanser.
Som et resultat af denne modstand mod strømmens variation af induktorer og kondensatorer, vil spændingsændringen over den have et andet mønster end strømmens variation. Dette betyder, at AC-spændingens fase er forskellig fra AC-strømmens fase. På grund af den induktive reaktans har strømændringen en forsinkelse fra spændingsfasen, i modsætning til kapacitiv reaktans, hvor strømfasen er førende. I ideelle komponenter har denne ledning og forsinkelse en størrelse på 90 grader.
Figur 01: Spænding-strøm faseforhold for en kondensator og en induktor.
Denne variation af strømmen og spændingen i AC-kredsløb analyseres ved hjælp af fasediagrammer. På grund af forskellen i faserne af strøm og spænding forbruges den strøm, der leveres til et reaktivt kredsløb, ikke fuldt ud af kredsløbet. Noget af den leverede effekt vil blive returneret til kilden, når spændingen er positiv, og strømmen er negativ (såsom hvor tiden=0 i ovenstående diagram). I elektriske systemer, for en forskel på ϴ grader mellem spændings- og strømfaserne, kaldes cos(ϴ) systemets effektfaktor. Denne effektfaktor er en kritisk egenskab at kontrollere i elektriske systemer, da den får systemet til at køre effektivt. For at den maksimale effekt skal udnyttes af systemet, bør effektfaktoren opretholdes ved at gøre ϴ=0 eller næsten nul. Da de fleste belastninger i elektriske systemer norm alt er induktive belastninger (som motorer), bruges kondensatorbanker til effektfaktorkorrektion.
Hvad er forskellen mellem modstand og reaktans?
Modstand vs Reaktans |
|
| Modstand er oppositionen til en konstant eller varierende strøm i en leder. Det er den reelle del af en komponents impedans. | Reaktans er oppositionen til en variabel strøm i en induktor eller en kondensator. Reaktans er den imaginære del af impedansen. |
| Dependency | |
| Modstand afhænger af lederens dimensioner, resistivitet og temperatur. Den ændrer sig ikke på grund af frekvensen af AC-spændingen. | Reaktans afhænger af frekvensen af vekselstrømmen. For induktorer er den proportional, og for kondensatorer er den omvendt proportional med frekvensen. |
| Phase | |
| Fasen af spændingen og strømmen gennem en modstand er den samme; dvs. faseforskellen er nul. | På grund af den induktive reaktans har strømændringen en forsinkelse fra spændingsfasen. I kapacitiv reaktans er strømmen førende. I en ideel situation er faseforskellen 90 grader. |
| Power | |
| Strømforbrug på grund af modstand er reel effekt, og det er et produkt af spænding og strøm. | Strøm, der leveres til en reaktiv enhed, forbruges ikke fuldt ud af enheden på grund af forsinket eller førende strøm. |
Opsummering – modstand vs reaktans
Elektriske komponenter såsom modstande, kondensatorer og induktorer gør en forhindring kendt som impedans for strømmen til at flyde gennem dem, hvilket er en kompleks værdi. Rene modstande har en impedans med virkelig værdi kendt som modstand, mens ideelle induktorer og ideelle kondensatorer har en impedans med imaginær værdi kaldet reaktans. Modstand forekommer på både jævnstrøm og vekselstrøm, men reaktans forekommer kun på variable strømme, hvilket gør en modstand mod at ændre strømmen i komponenten. Mens modstanden er uafhængig af frekvensen af AC, ændres reaktansen med frekvensen af AC. Reaktans gør også en faseforskel mellem den aktuelle fase og spændingsfase. Dette er forskellen mellem modstand og reaktans.
Download PDF-version af Resistance vs Reactance
Du kan downloade PDF-versionen af denne artikel og bruge den til offline-formål i henhold til citatnoter. Download venligst PDF-version her Forskel mellem modstand og reaktans
