Электрическое сопротивление

Как повысить величину коксового сопротивления?

В любительской практике очень часто производят увеличение величины химического (коксового) сопротивления путём снятия части слоя кокса.

Для этого удаляют изоляционный слой лака, которым покрыто сопротивление, и затем ножом или каким-либо другим инструментом счищают часть химического слоя.

Этот способ нельзя рекомендовать потому, что величина сопротивления обнажённого кокса как в силу его гигроскопичности, так и возможных его механических повреждений, будет с течением времени изменяться.

Кроме того, при такой операции обычно нарушается контакт между слоем кокса и металлической обоймой, что также ухудшает качество сопротивления.

Поэтому при необходимости увеличить сопротивление (если нет под рукой сопротивления нужной величины) следует соединять последовательно два или несколько сопротивлений, чтобы сумма их величин была равна величине нужного сопротивления.

Принцип действия

Принцип действия катушки индуктивности заключается в создании и взаимодействии магнитного потока витками обмотки.

Если взять в упрощенном случае единичный виток, то при прохождении через него электрического тока, создается магнитный поток, движущийся вдоль поверхности контура, пропорциональный величине тока и значению индуктивности:

Ф=L·I, где

Ф – магнитный поток;

L – индуктивность;

I – сила тока.

Важно! Катушки в подавляющем большинстве случаев представляют собой многовитковую конструкцию, поэтому образуют сложную поверхность и расчеты параметров производятся в упрощенном виде. Магнитный поток соленоидальной катушки

Магнитный поток соленоидальной катушки

Образование магнитного потока каждым из витков и взаимодействие его с остальными (магнитная индукция) приводит к возникновению ЭДС самоиндукции, которая заключается в том, что, при изменении величины протекающего тока в катушке, образуется ЭДС и, соответственно, ток, направленный, чтобы противодействовать изменениям.

В случае переменного тока это приводит к тому, что фаза тока отстает от фазы напряжения на 90°. Данное свойство используется в компенсаторах реактивного сопротивления (реакторах), дросселях, линиях задержки.

Важно! Величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока. Это позволяет разрабатывать источники высоковольтного напряжения

Автомобильная катушка зажигания состоит из двух обмоток – низковольтной и высоковольтной.  При размыкании питания в низковольтной обмотке в ней формируется импульс ЭДС самоиндукции, который в высоковольтной обмотке достигает десятков тысяч вольт.

Автомобильная катушка зажигания

Сопротивление катушки индуктивности включает две составляющих:

• Индуктивное сопротивление;
• Сопротивление потерь.

Индуктивное сопротивление (реактивное сопротивление, импеданс) зависит от частоты протекающего тока:

XL = 2·π·f·L, где

π – 3.14;

f – частота;

L – индуктивность.

Сопротивление потерь включает в себя:

• Потери в проводах (активное сопротивление катушки);
• Потери на вихревые токи;
• Потери в сердечнике;
• Потери в диэлектрике.

Важно! Некоторые потери вносит также распределенная емкость, которую снижают путем использования особой конфигурации обмоток, разделения ее на секции. Основную долю потерь вносит активное сопротивление

Основную долю потерь вносит активное сопротивление.

Какие сопротивления могут нагреваться в приёмниках и почему?

Нагревание сопротивлений является следствием того, что по ним протекает ток; при этом в сопротивлении происходит потеря мощности, которая и выражается в нагревании сопротивления.

В каждом сопротивлении можно расходовать определённую мощность. Превышение этой мощности может вызвать сильное нагревание сопротивления и даже его порчу.

Применяющиеся в приёмниках коксовые (химические) сопротивления обычно рассчитаны на мощность 0,5 W. Для того, чтобы узнать, какой силы ток можно пропустить без вреда через данное сопротивление, можно воспользоваться одной из следующих формул:

W=I^2 *R или W=U*L

В этих формулах:

W — мощность в ваттах, I — сила тока в амперах, U — напряжение в вольтах, R — сопротивление в омах.

В тех случаях, когда известна сила тока, протекающего по сопротивлению, надо пользоваться первой формулой, величину сопротивления надо умножить на квадрат силы тока, протекающего через это сопротивление.

Для того, чтобы определить величину W по второй формуле, надо напряжение, которое подведено к концам сопротивления, помножить на силу тока, протекающего через него.

В цепях приёмника обычно нагреваются те сопротивления, по которым протекает постоянный ток. К таким сопротивлениям относятся нагрузочные и развязывающие сопротивления в анодных цепях, сопротивления, задающие отрицательное смещение на сетки, сопротивления потенциометров, с которых снимается положительное напряжение на экранные сетки.

Все другие сопротивления приёмников не должны нагреваться. Их нагревание указывает на то, что где-то в приёмнике имеется неисправность.

Разновидности аппаратуры в зависимости от значений сопротивления

Аппаратура относится к тому или иному виду, в зависимости от ее технических показателей. Наушники могут иметь разный частотный диапазон или чувствительность. Знание о сопротивлении ваших наушников может оказаться очень полезным. Наушники в 32 Ом могут звучать очень хорошо и исправно выполнять свои функции, равно как и высокоомные наушники.

Сопротивление наушников исчисляется в значениях Ом, по имени известного немецкого ученого.

В зависимости от того, в подаче какого напряжения нуждается гарнитура, наушники делятся на:

• Высокоомные;
• Низкоомные.

Полноразмерная аппаратура, накладные и большие наушники могут иметь следующие показатели:

• Сопротивление ниже 100 Ом для низкоомных наушников;
• Считая от 100 Ом, полноразмерные наушники являются высокоомными.

Внутриканальные наушники с маленькими динамиками, которые предназначены для удобного размещения в ушной раковине, имеют следующие виды значений Ом:

• Сопротивление достигает менее 32 Ом, что определяет наушники как низкоомные;
• У высокоомных внутриканальных наушников сопротивление обязательно больше 32 Ом.

В высокоомных наушниках сопротивление току выше, а значит, и звук получается чище и лучше. Выходное напряжение на стационарных приборах не ограничено так, как в случае с портативными девайсами. Поэтому хорошие высокоомные наушники можно эффективно использовать дома без потери качества звука. В это же время, мобильные устройства просто не создают достаточно напряжения, чтобы раскрыть звук в высокоомных наушниках.

Громкость задается сопротивлением и звуковым давлением. SPL, или звуковое давление, измеряется в децибелах на мВатт. Устройства с одним и тем же звуковым давлением при подключении к плееру с потенциалом в 1 вольт, могут выдать совершенно разное звучание. А зависеть оно будет от значения сопротивления.

Основные понятия и формулы характеризующие электрический ток

Количественным параметром электрического тока является его сила, представляющая собой скалярную величину и выражающуюся в отношении заряда (принято обозначать буквой q) к периоду времени (t), за которое он пересекает сечение проводника. Следовательно, формула электрического тока, а если говорить правильно его сила, будет выглядеть следующим образом — I=q/t. Измеряется данный параметр в амперах. Так как скалярные величины являются действительными числами и определяются только значением, сила тока не может иметь отрицательный знак. С учетом того, что величина заряда не является постоянным параметром для разных электрических цепей, было введено понятие – плотность электрического тока (j), формула которой выглядят так – j=I/S, где S – площадь, пересекаемая зарядами. Следовательно, при увеличении силы тока и уменьшении поперечного сечения проводника плотность тока возрастает и наоборот. Как отмечалось выше, важными параметрами электричества, вернее электрической цепи являются напряжение в ней и сопротивление проводящих ток элементов.

Формула выражения силы электрического тока через сопротивление и напряжение

В отличие от фундаментальных исследований, в основе которых лежат теоретические выкладки данная зависимость была выведена практическим путем. Автором открытия является физик Ом, в честь которого закон и получил свое имя. По результатам своих опытов и экспериментов Ом пришел к выводу что сила тока (I) напрямую зависит от величины напряжения (U)и имеет обратную зависимость от сопротивления (R) элементов и деталей, включенных в электрическую цепь. Эту связь можно представить в виде – I=U/R. Путем несложных преобразований, формулы сопротивления и напряжения, выраженные через силу тока, будут выглядеть следующим образом – R=U/I и U=IxR, соответственно.

Формула силы электрического тока
Сопротивление электрического тока: формула
Формула напряжения электрического тока

Для чего она нужна и где используется

Подобные элементы находят множество применений, но наиболее часто они используются в качестве:

• Элементов индуктивности в слаботочных электрических цепях;
• Реакторов в силовой электронике, в качестве элементов компенсации реактивного характера нагрузки;
• Дросселей для сглаживания пульсаций выпрямленного или переменного тока;
• Электромагнитов в качестве источников магнитного поля в электромагнитных реле или органах управления различных устройств;
• Индукторов в установках индукционного нагрева;
• Накопителя энергии в источниках преобразования напряжения;
• Датчиков магнитных полей (магнитные головки в накопителях на жестких магнитных дисках);
• Линий задержки сигнала;
• Антенн для приема и передачи электромагнитных волн.

Индуктивная антенна

Как найти падение напряжения и правильно рассчитать его потерю в кабеле

Одним из основных параметров, благодаря которому считается напряженность, является удельное сопротивление проводника. Для проводки от станции или щитка к помещению используются медные или алюминиевые провода. Их удельные сопротивления равны 0,0175 Ом*мм2/м для меди и 0,0280 Ом*мм2/м для алюминия.

Рассчитать падение электронапряжения для цепи постоянного тока в 12 вольт можно следующими формулами:

• определение номинального тока, проходящего через проводник. I = P/U, где P – мощность, а U – номинальное электронапряжение;
• определение сопротивления R=(2*ρ*L)/s, где ρ – удельное сопротивление проводника, s – сечение провода в миллиметрах квадратных, а L – длина линии в миллиметрах;
• определение потери напряженности ΔU=(2*I*L)/(γ*s), где γ – это величина, которая равна обратному удельному сопротивлению;
• определение требуемой площади сечения провода: s=(2*I*L)/(γ*ΔU).

Важно! Благодаря последней формуле можно рассчитать необходимую площадь сечения провода по нагрузке и произвести проверочный расчет потерь. Таблица значений индуктивных сопротивлений

Таблица значений индуктивных сопротивлений

В трехфазной сети

Для обеспечения оптимальной нагрузки в трехфазной сети каждая фаза должна быть нагружена равномерно. Для решения поставленной задачи подключение электромоторов следует выполнять к линейным проводникам, а светильников – между нейтральной линией и фазами.

Потеря электронапряжения в каждом проводе трехфазной линии с учетом индуктивного сопротивления проводов подсчитывается по формуле

Формула расчета

Первый член суммы – это активная, а второй – пассивная составляющие потери напряженности. Для удобства расчетов можно пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькуляторами. Ниже приведен пример такой таблицы, где учтены потери напряжения в трехфазной ВЛ с алюминиевыми проводами электронапряжением 0,4 кВ.

Пример таблицы

Потери напряжения определены следующей формулой:

ΔU = ΔUтабл * Ма;

Здесь ΔU—потеря напряжения, ΔUтабл — значение относительных потерь, % на 1 кВт·км, Ма — произведение передаваемой мощности Р (кВт) на длину линии, кВт·км.

Однолинейная схема линии трехфазного тока

На участке цепи

Для того, чтобы провести замер потери напряжения на участке цепи, следует:

• Произвести замер в начале цепи.
• Выполнить замер напряжения на самом удаленном участке.
• Высчитать разницу и сравнить с нормативным значением. При большом падении рекомендуется провести проверку состояния проводки и заменить провода на изделия с меньшим сечением и сопротивлением.

Важно! В сетях с напряжением до 220 в потери можно определить при помощи обычного вольтметра или мультиметра. Базовым способом расчета потери мощности может служить онлайн-калькулятор, который проводит расчеты по исходным данным (длина, сечение, нагрузка, напряжение и число фаз)

Базовым способом расчета потери мощности может служить онлайн-калькулятор, который проводит расчеты по исходным данным (длина, сечение, нагрузка, напряжение и число фаз).

Образец калькулятора для вычисления потерь

Таким образом, вычислить и посчитать потери напряжения можно с помощью простых формул, которые для удобства уже собраны в таблицы и онлайн-калькуляторы, позволяющие автоматически вычислять величину по заданным параметрам.