Resistência ativa e indutor no circuito AC

Considerando um circuito AC contendo apenas resistência indutiva (veja o artigo «Indutor em um circuito de corrente alternada»), assumimos que a resistência ativa deste circuito é zero.

Na verdade, tanto o fio da própria bobina quanto os fios de conexão têm uma resistência pequena, mas ativa, de modo que o circuito inevitavelmente consome a energia da fonte de corrente.

Portanto, ao determinar a resistência total de um circuito externo, é necessário somar suas resistências reativas e ativas. Mas é impossível adicionar essas duas resistências de natureza diferente.

Nesse caso, a impedância do circuito à corrente alternada é encontrada por adição geométrica.

Um triângulo retângulo (veja a figura 1) é construído, um lado do qual é o valor da resistência indutiva e o outro lado é o valor da resistência ativa. A impedância do circuito desejada é determinada pelo terceiro lado do triângulo.

Determinação da impedância de um circuito contendo resistência indutiva e ativa

Figura 1. Determinação da impedância de um circuito contendo resistência indutiva e ativa

A impedância do circuito é indicada pela letra latina Z e é medida em ohms. Pode-se ver pela construção que a resistência total é sempre maior que a resistência indutiva e ativa tomadas separadamente.

A expressão algébrica para a resistência total do circuito é:

onde Z — resistência total, R — resistência ativa, XL — resistência indutiva do circuito.

Portanto, a resistência total de um circuito à corrente alternada, composta por resistência ativa e indutiva, é igual à raiz quadrada da soma dos quadrados das resistências ativa e indutiva desse circuito.

lei de ohm já que tal circuito é expresso pela fórmula I = U / Z, onde Z é a resistência total do circuito.

Vamos agora analisar qual será a tensão se o circuito, além de e e a mudança de fase entre a corrente e a indutância, também tiver uma resistência ativa relativamente grande. Na prática, tal circuito pode ser, por exemplo, um circuito contendo um indutor de núcleo de ferro enrolado por um fio fino (reator de alta frequência).

Nesse caso, a defasagem entre corrente e tensão não será mais um quarto de período (como era em um circuito apenas com resistência indutiva), mas bem menor; e quanto maior a resistência, menos mudança de fase resultará.

Corrente e tensão em um circuito contendo R e L

Figura 2. Corrente e tensão em um circuito contendo R e L.

Agora ela mesma EMF de auto-indução não está em antifase com a tensão da fonte de corrente, pois é compensado em relação à tensão não por meio período, mas por menos.Além disso, a tensão criada pela fonte de corrente nos terminais da bobina não é igual à fem da auto-indução, mas é maior que a queda de tensão na resistência ativa do fio da bobina. Em outras palavras, a tensão na bobina consiste de dois componentes:

  • tiL- o componente reativo da tensão, que equilibra o efeito da EMF da auto-indução,

  • tiR- a componente ativa da tensão que vencerá a resistência ativa do circuito.

Se conectarmos uma grande resistência ativa em série com a bobina, o deslocamento de fase diminuirá tanto que a onda senoidal de corrente quase alcançará a onda senoidal de tensão e a diferença de fase entre elas será quase imperceptível. a amplitude do termo e será maior que a amplitude do termo.

Da mesma forma, você pode reduzir a mudança de fase e até reduzi-la completamente a zero se reduzir a frequência do gerador de alguma forma. Uma diminuição na frequência resultará em uma diminuição na EMF de auto-indução e, portanto, uma diminuição na mudança de fase entre a corrente e a tensão no circuito causada por ela.

Resistência ativa e indutor no circuito AC

A potência de um circuito CA contendo um indutor

O circuito de corrente alternada contendo a bobina não consome a energia da fonte de corrente e que no circuito ocorre um processo de troca de energia entre o gerador e o circuito.

Vamos agora analisar como ficarão as coisas com a energia consumida por tal esquema.

A potência consumida em um circuito CA é igual ao produto da corrente e da tensão, mas como a corrente e a tensão são quantidades variáveis, a potência também será variável.Neste caso, podemos determinar o valor da potência para cada momento do tempo se multiplicarmos o valor da corrente pelo valor da tensão correspondente a um dado momento no tempo.

Para obter o gráfico de potência, precisamos multiplicar os valores dos segmentos de reta que definem a corrente e a tensão em momentos diferentes. Tal construção é mostrada na fig. 3, a. A forma de onda tracejada p nos mostra como a potência varia em um circuito CA contendo apenas resistência indutiva.

A seguinte regra de multiplicação algébrica foi utilizada na construção desta curva: Quando um valor positivo é multiplicado por um valor negativo, obtém-se um valor negativo, e quando dois valores negativos ou dois valores positivos são multiplicados, obtém-se um valor positivo.

Gráficos de potência: a - em um circuito contendo resistência indutiva, b - também resistência ativa

 

Figura 3. Gráficos de potência: a — em um circuito contendo resistência indutiva, b — também, resistência ativa

Diagrama de alimentação para um circuito contendo R e L

 

Figura 4. Gráfico de potência para um circuito contendo R e L.

A curva de potência neste caso fica acima do eixo do tempo. Isso significa que não há troca de energia entre o gerador e o circuito e, portanto, a energia fornecida pelo gerador ao circuito é totalmente consumida pelo circuito.

Na fig. 4 mostra o gráfico de potência para um circuito contendo resistência indutiva e ativa. Nesse caso, a transferência reversa de energia do circuito para a fonte de corrente também ocorre, mas em uma extensão muito menor do que em um circuito com uma única resistência indutiva.

Depois de revisar os gráficos de potência acima, concluímos que apenas a mudança de fase entre a corrente e a tensão no circuito cria energia "negativa".Nesse caso, quanto maior o deslocamento de fase entre a corrente e a tensão no circuito, menos energia será consumida pelo circuito e, inversamente, quanto menor o deslocamento de fase, maior a energia consumida pelo circuito.

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