آموزش الکترونیک

راکتانس الکتریکی چیست؟ القایی سلفی و خازنی

در یک مدار الکتریکی راکتانس به عنوان واکنش یک عنصر مدار به جریان عبوری از آن به دلیل اندوکتانس و ظرفیت آن عنصر تعریف می شود. راکتانس منجر به ایجاد جریان های کوچکتر برای همان ولتاژ اعمال شده می شود. مفهموم راکتاتس مشابه مقاومت الکتریکی است، اما تفاوت هایی نیز دارد.

هنگامی که یک جریان متناوب از مدار یا عنصر الکتریکی عبور می کند، فاز و دامنه جریان تغییر می کند. راکتانس برای محاسبه این تغییر در فاز و اندازه شکل موج جریان و ولتاژ استفاده می شود.

هنگامی که یک جریان متناوب از عنصر عبور می کند، انرژی در عنصر حاوی راکتانس ذخیره می شود و این انرژی به شکل میدان الکتریکی یا مغناطیسی آزاد می شود. در میدان مغناطیسی راکتانس در برابر تغییر جریان و در میدان الکتریکی در برابر تغییر ولتاژ مقاومت می کند.

اگر راکتانس انرژی را به شکل میدان مغناطیسی آزاد کند القایی است. اگر انرژی را به شکل میدان الکتریکی آزاد کند راکتانس خازنی است. با افزایش فرکانس، راکتانس خازنی کاهش و راکتانس القایی افزایش می یابد.

یک مقاومت ایده آل دارای راکتانس صفر است، در حالی که سلف ها و خازن های ایده آل دارای مقاومت صفر هستند.

فرمول راکتانس

راکتانس را با “X” نشان می دهند. راکتانس کل مجموع راکتانس القایی (XL) و راکتانس خازنی (XC) است.

هنگامی که یک عنصر مدار فقط دارای راکتانس القایی باشد، راکتانس خازنی صفر و راکتانس کل برابر است با:

هنگامی که عنصر مدار فقط حاوی راکتانس خازنی باشد، راکتانس القایی صفر و راکتانس کل برابر می شود با:

واحد راکتانس مشابه واحد مقاومت و امپدانس است. راکتانس با اهم (Ω) اندازه گیری می شود.

راکتانس القایی چیست؟

زمانی که یک سلف در مدار AC به کار می رود، مقاومت الکتریکی آن را راکتانس القایی می گوییم. راکتانس القایی با XL نشان دادا می شود. عناصر القایی برای ذخیره موقت انرژی الکتریکی در قالب یک میدان مغناطیسی استفاده می شوند.

هنگامی که یک جریان AC از مدار عبور می کند، میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می شود. میدان مغناطیسی با جریان تغییر می کند.

تغییر در میدان مغناطیسی جریان الکتریکی دیگری را در همان مدار القا می کند. طبق قانون لنز جهت این جریان برخلاف جریان اصلی است.

همچنین اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید

بنابراین، راکتانس القایی با تغییر جریان از طریق عنصر مخالف است.

به دلیل راکتانس القایی، جریان جاری باعث ایجاد تاخیر می شود و اختلاف فاز بین شکل موج جریان و ولتاژ ایجاد می کند. برای یک مدار القایی، جریان از ولتاژ عقب می افتد (جریان نسبت به ولتاژ پسفاز است).

برای یک مدار القایی ایده آل، جریان 90 درجه نسبت به ولتاژ پس فاز است. با توجه به راکتانس القایی، ضریب توان نیز پسفاز است.  دیاگرام فازور مدار القایی ایده آل مطابق شکل زیر است.

دیاگرام فازور مدار القایی ایده آل

فرمول راکتانس القایی

راکتانس القایی با فرکانس نسبت مستقیم دارد. بنابراین، اگر فرکانس افزایش یابد، راکتانس القایی نیز افزایش می یابد.

راکتانس القایی به فرکانس منبع تغذیه و اندوکتانس آن عنصر بستگی دارد. فرمول راکتانس القایی به صورت زیر است:

واحد راکتانس القایی همان واحد راکتانس است OHM (Ω) می باشد.

راکتانس خازنی چیست؟

زمانی که‌ یک خازن در یک مدار AC به کار می رود، مقاومت الکتریکی آن را راکتانس خازنی می گوییم. راکتانس خازنی با XC نشان داده می شود. عناصر خازنی برای ذخیره موقت انرژی الکتریکی به شکل میدان الکتریکی استفاده می شوند.

به دلیل وجود راکتانس خازنی، اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ ایجاد می شود. برای مدار خازنی، ولتاژ از جریان عقب می افتد (جریان نسبت به ولتاژ پیش فاز است). برای مدار خازنی ایده آل، ولتاژ 90 درجه نسبت به جریان پس فاز است. با توجه به راکتانس خازنی، ضریب توان سیستم یا مدار پیشفاز است. دیاگرام فازور مدار خازنی ایده آل مطابق شکل زیر است:

دیاگرام فازور مدار خازنی ایده آل

فرمول راکتانس خازنی

راکتانس خازنی با فرکانس منبع تغذیه و ظرفیت آن عنصر نسبت معکوس دارد. بنابراین، اگر فرکانس منبع تغذیه افزایش یابد، ظرفیت خازن کاهش می یابد. فرمول ظرفیت خازنی به صورت زیر است:

فرمول راکتانس خازنی

واحد راکتانس خازنی OHM (Ω) است.

 مقایسه راکتانس و امپدانس

راکتانس (X) بخشی از امپدانس (Z) است. جدول زیر مقایسه بین هر دو عبارت را نشان می دهد.

راکتانس امپدانس
1 راکتانس کل برابر با مجموع راکتانس القایی و راکتانس خازنی است. امپدانس کل برابر با مجموع مقاومت کل و راکتانس کل است.
2 مقدار راکتانس همیشه یک عدد مختلط است. مقدار امپدانس برای مدارهای القایی و خازنی یک عدد مختلط است. اما در مورد یک مدار مقاومتی، امپدانس تنها یک عدد حقیقی است.
3 راکتانس با X نشان داده می شود. امپدانس با Z نشان داده می شود.
4

5 راکتانس جزء AC امپدانس یا بخش موهومی آن است. امپدانس ترکیبی از اجزای AC و DC است.
6 راکتانس برای یک مدار مقاومتی ایده آل صفر است. امپدانس برای یک مدار مقاومتی ایده آل فقط مقاومت است.

راکتانس در مقابل مقاومت

جدول زیر مقایسه ای بین راکتانس و مقاومت را نشان می دهد.

راکتانس مقاومت
1 راکتانس جزء AC امپدانس است. مقاومت جزء DC است.
2 مقدار راکتانس یک عدد مختلط است. مقدار مقاومت یک عدد حقیقی است.
3 در مدار القایی یا مدار خازنی مقاومت صفر است. در یک مدار کاملاً مقاومتی، راکتانس صفر است.
4 با توجه به راکتانس، دامنه و فاز جریان تغییر خواهد کرد. به دلیل مقاومت، جریان و ولتاژ در فاز باقی می مانند.
5 مقدار راکتانس به فرکانس منبع تغذیه بستگی دارد. مقدار مقاومت به فرکانس منبع تغذیه بستگی ندارد.
6 برای منبع DC، راکتانس القایی صفر و راکتانس خازنی بی نهایت است. برای منبع DC، مقاومت ثابت باقی می ماند.
7 راکتانس با X (XL و XC) نشان داده می‌شود. مقاومت با R نشان داده می شود.
8 ضریب توان به دلیل راکتانس پیشفاز یا پسفاز است. وقتی راکتانس صفر باشد توان یک است.

راکتانس خط انتقال

در یک سیستم قدرت الکتریکی، خط انتقال بهترین مثال برای یادگیری راکتانس است.  زیرا هر دو راکتانس القایی و خازنی را دارد.

خط انتقال نیز به عنوان مدار LC در نظر گرفته می شود که دارای اندوکتانس و ظرفیت خازنی است. به دلیل وجود راکتانس در خط انتقال، ولتاژ و جریان هم فاز نیستند و اختلاف فاز وجود دارد. این تفاوت فاز باعث ایجاد تلفات توان به صورت توان راکتیو می شود.

در یک شبکه قدرت، بیشتر بار ماهیت القایی دارد. بنابراین، برای کاهش زاویه فاز بین شکل موج جریان و ولتاژ، از خازن یا سایر روش های جبران ساز استفاده می شود تا اختلاف فاز تا حد امکان پایین نگه داشته‌‌ شود.

به دلیل ماهیت القایی، ضریب توان انتقال در اکثر شرایط پسفاز است. هنگامی که یک خط انتقال کم بار می شود، در این شرایط، ضریب توان نزدیک به یک است.

5/5 - (1 امتیاز)

برای دریافت مطالب جدید کانال تلگرام یا پیج اینستاگرام آیرنکس را دنبال کنید.
تصویر از محمد رحیمی

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید قرار بدهم. سوالات مربوط به این مطلب را در قسمت نظرات همین مطلب اعلام کنید. سعی میکنم در اسرع وقت به نظرات شما پاسخ بدهم.

2 نظر

  1. مهدی گفت:

    سلام. بیانتان بسیار عالی وکامل بود.ممنون

    1. محمد رحیمی گفت:

      سلام عزیز
      خوشحالم که براتون مفید بوده

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.