S5 Edu
Radioamaterski izobraževalni portal

Reaktanca, impedanca in resonanca

Reaktanca

V praktičnih vezjih se pojavijo kombinacije obeh. Zato v praksi raje govorimo kar o reaktanci, ki pa ima lahko KAPACITIVNI ali INDUKTIVNI ZNAČAJ. Kako je s tem? Spomnimo se:

  • Vrednost induktivne reaktance se z naraščanjem frekvence povečuje;
  • Vrednost kapacitivne reaktance se z naraščanjem frekvence zmanjšuje.

Iz tega vidimo, da se med seboj odštevata. Prevlada tista, ki je pri določeni frekvenci večja. Zaradi tega govorimo o njenem kapacitivnem oziroma induktivnem značaju. Reaktanco označimo z XX in jo tudi izražamo v ohmih (Ω). Za izmenične napetosti, tokove in reaktanco lahko napišemo enačbe Ohmovega zakona, ki so po obliki zelo podobne enačbam za enosmerne veličine:

U=XIU=X \cdot I

UU - električna napetost (V)
II - električni tok (A)
XX - reaktanca (Ω)

V primeru, da na generator priključimo ohmsko breme, se na uporu troši moč. Energija se spreminja iz električne v toplotno, zato se upor segreva. Pri reaktancah je drugače. Na reaktančnih bremenih ne more priti do izgube moči, saj se energija neprestano pretaka med vezjem in poljem, ki ga reaktanca povzroča. Matematično lahko to “neporabljeno” moč izračunamo. Imenujemo jo jalova moč. To je moč, ki se ne porabi za koristno delo (segrevanje).

Impedanca

Vsa praktična vezja vsebujejo tako reaktance kot ohmske upornosti. Skupni vpliv obeh dejavnikov na razmerje med izmeničnim tokom in napetostjo imenujemo z drugo besedo impedanca. Impedanco označimo z ZZ in jo tudi merimo z ohmi. Impedanca je bolj splošen pojem kot sta reaktanca in upornost vsaka zase. Celo več: O impedanci lahko govorimo tudi pri vezjih, ki vsebujejo samo ohmske upornosti ali pa reaktance. Impedanco predstavimo kot kompleksno število; realni del števila predstavlja ohmsko upornost, imaginarni del (člen z jj) pa reaktanco:

Z=R+jXZ = R + jX impedanca, ki jo sestavljata upornost R in reaktanca induktivnega značaja;
Z=RjXZ = R - jX impedanca, ki jo sestavljata upornost R in reaktanca kapacitivnega značaja.

Z impedancami lahko računamo podobno kot z upornostmi. Za njih lahko napišemo enačbe Ohmovega zakona, jih vežemo serijsko ali paralelno in podobno. Razlika je le ta, da so matematične operacije nekoliko bolj zahtevne, saj se spustimo na področje kompleksnega računa, to pa presega obseg te snovi.

Resonanca

Malo prej smo spoznali, da je impedanca v splošnem sestavljena iz realnega dela, ki ga predstavlja ohmska upornost, in iz imaginarnega dela, ki je predstavljenz reaktanco. Prav tako smo se seznanili, da je značaj reaktance odvisen od vrednosti induktivne in kapacitivne reaktance. Prispevek teh dveh reaktanc je odvisen od frekvence. Iz tega lahko sklepamo, da obstaja neka frekvenca, pri kateri se vrednost kapacitivne reaktance izenači z vrednostjo induktivne reaktance in zaradi tega izniči.

XC=XLX_C = X_L

12πfC=2πfC\dfrac{1}{2 \cdot \pi \cdot f \cdot C} = 2 \cdot \pi \cdot f \cdot C

Iz te relacije lahko izrazimo frekvenco:

f=12πLCf = \dfrac{1}{2 \cdot \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}

Frekvenci, pri kateri je vrednost induktivne reaktance enaka vrednosti kapacitivne reaktance, pravimo RESONANČNA FREKVENCA, pojavu pa RESONANCA. Ker se reaktanci medsebojno odštevata, je skupna vrednost reaktance enaka 0.