Anahtar Fark – Direnç ve Reaktans
Dirençler, indüktörler ve kapasitörler gibi elektrik bileşenlerinin içinden geçen akım için bir tür engeli vardır. Dirençler hem doğru akıma hem de alternatif akıma tepki verirken, indüktörler ve kapasitörler sadece akımların veya alternatif akımın değişimlerine tepki verir. Bu bileşenlerden akımın önündeki bu engel, elektrik empedansı (Z) olarak bilinir. Empedans, matematiksel analizde karmaşık bir değerdir. Bu karmaşık sayının gerçek kısmına direnç (R) denir ve yalnızca saf dirençlerin direnci vardır. İdeal kapasitörler ve indüktörler, empedansın reaktans (X) olarak bilinen sanal kısmına katkıda bulunur. Bu nedenle, direnç ve reaktans arasındaki temel fark, direncin bir bileşenin empedansının gerçek bir parçası, reaktansın bir bileşenin empedansının hayali bir parçası olmasıdır. RLC devrelerinde bu üç bileşenin bir kombinasyonu, akım yolunda empedans oluşturur.
Direnç nedir?
Direnç, bir iletken üzerinden akımın sürülmesinde voltajın karşılaştığı engeldir. Büyük bir akım sürülecekse, iletkenin uçlarına uygulanan gerilim yüksek olmalıdır. Yani uygulanan gerilim (V), Ohm kanununda belirtildiği gibi iletkenden geçen akım (I) ile orantılı olmalıdır; bu orantı için sabit, iletkenin direncidir (R).
V=I X R
İletkenler, akımın sabit veya değişken olmasına bakılmaksızın aynı dirence sahiptir. Alternatif akım için, anlık voltaj ve akım ile Ohm Yasası kullanılarak direnç hesaplanabilir. Ohm (Ω) cinsinden ölçülen direnç, iletkenin özdirencine (ρ), uzunluğuna (l) ve kesit alanına (A) bağlıdır, burada,
Direnç aynı zamanda iletkenin sıcaklığına da bağlıdır, çünkü direnç sıcaklıkla aşağıdaki şekilde değişir. burada ρ 0 , genellikle oda sıcaklığı olan T0 standart sıcaklığında belirtilen özdirenci ifade eder ve α, özdirencin sıcaklık katsayısıdır:
Saf dirençli bir cihaz için güç tüketimi I2 x R çarpımı ile hesaplanır. Ürünün tüm bu bileşenleri gerçek değerler olduğundan, tüketilen güç Direniş sayesinde gerçek bir güç olacak. Bu nedenle ideal bir dirence sağlanan güç tam olarak kullanılır.
Reaktans nedir?
Reaktans, matematiksel bağlamda hayali bir terimdir. Elektrik devrelerinde aynı direnç kavramına sahiptir ve aynı Ohm (Ω) birimini paylaşır. Reaktans, bir akım değişikliği sırasında yalnızca indüktörlerde ve kapasitörlerde meydana gelir. Dolayısıyla reaktans, bir indüktör veya kapasitörden geçen alternatif akımın frekansına bağlıdır.
Bir kapasitör durumunda, iki terminale bir voltaj uygulandığında, kapasitör voltajı kaynakla eşleşene kadar yük biriktirir. Uygulanan voltaj bir AC kaynağı ile ise, biriken yükler voltajın negatif döngüsünde kaynağa geri döndürülür. Frekans yükseldikçe, şarj ve deşarj süresi değişmediğinden, kondansatörde kısa süreliğine depolanan yük miktarı o kadar az olur. Sonuç olarak, frekans arttığında kapasitörün devredeki akım akışına karşı direnci daha az olacaktır. Yani, kapasitörün reaktansı, AC'nin açısal frekansı (ω) ile ters orantılıdır. Böylece, kapasitif reaktansolarak tanımlanır.
C, kapasitörün kapasitansıdır ve f, Hertz cinsinden frekanstır. Bununla birlikte, bir kapasitörün empedansı negatif bir sayıdır. Bu nedenle, bir kapasitörün empedansı Z=– i / 2 π fC'dir. İdeal bir kapasitör yalnızca bir reaktansla ilişkilidir.
Öte yandan, bir indüktör, üzerinden bir karşı elektromotor kuvvet (emk) oluşturarak akımın değişmesine karşı çıkar. Bu emk, AC kaynağının frekansıyla orantılıdır ve endüktif reaktans olan muhalefeti frekansla orantılıdır.
Endüktif reaktans pozitif bir değerdir. Bu nedenle ideal bir indüktörün empedansı Z=i2 π fL olacaktır. Bununla birlikte, her zaman tüm pratik devrelerin dirençten oluştuğunu ve bu bileşenlerin pratik devrelerde empedans olarak kabul edildiğini unutmamak gerekir.
İndüktörler ve kapasitörler tarafından akım değişimine karşı bu muhalefetin bir sonucu olarak, üzerindeki voltaj değişimi akımın değişiminden farklı bir modele sahip olacaktır. Bu, AC voltajının fazının AC akımının fazından farklı olduğu anlamına gelir. Endüktif reaktans nedeniyle, akım fazının önde olduğu kapasitif reaktanstan farklı olarak akım değişikliğinin voltaj fazından bir gecikmesi vardır. İdeal bileşenlerde bu ilerleme ve gecikmenin büyüklüğü 90 derecedir.
Şekil 01: Bir kapasitör ve bir indüktör için voltaj-akım faz ilişkileri.
AC devrelerindeki akım ve voltajın bu değişimi, fazör diyagramları kullanılarak analiz edilir. Akım ve gerilim fazlarının farklılığından dolayı, reaktif devreye verilen güç devre tarafından tam olarak tüketilmez. Gerilim pozitif ve akım negatif olduğunda (yukarıdaki diyagramda zaman=0 olduğu gibi) iletilen gücün bir kısmı kaynağa geri dönecektir. Elektrik sistemlerinde gerilim ve akım fazları arasındaki ϴ derecelik fark için cos(ϴ), sistemin güç faktörü olarak adlandırılır. Bu güç faktörü, sistemin verimli çalışmasını sağladığı için elektrik sistemlerinde kontrol edilmesi gereken kritik bir özelliktir. Sistem tarafından kullanılacak maksimum güç için, güç faktörü ϴ=0 veya sıfıra yakın yapılarak korunmalıdır. Elektrik sistemlerindeki yüklerin çoğu genellikle endüktif yükler (motorlar gibi) olduğundan, güç faktörü düzeltmesi için kapasitör bankları kullanılır.
Direnç ve Tepki arasındaki fark nedir?
Direnç ve Tepki |
|
| Direnç, bir iletkendeki sabit veya değişen akıma karşı dirençtir. Bir bileşenin empedansının gerçek kısmıdır. | Reaktans, bir indüktör veya kapasitördeki değişken akıma karşıtlıktır. Reaktans, empedansın sanal kısmıdır. |
| Bağımlılık | |
| Direnç iletkenin boyutlarına, direncine ve sıcaklığına bağlıdır. AC voltajın frekansından dolayı değişmez. | Reaktans, alternatif akımın frekansına bağlıdır. İndüktörler için orantılıdır ve kapasitörler için frekansla ters orantılıdır. |
| Aşama | |
| Bir dirençten geçen akımın ve gerilimin fazı aynıdır; yani faz farkı sıfırdır. | Endüktif reaktans nedeniyle, akım değişikliğinin voltaj fazından gecikmesi vardır. Kapasitif reaktansta akım öndedir. İdeal bir durumda faz farkı 90 derecedir. |
| Güç | |
| Dirençten kaynaklanan güç tüketimi gerçek güçtür ve gerilim ile akımın ürünüdür. | Reaktif bir cihaza sağlanan güç, gecikme veya öncü akım nedeniyle cihaz tarafından tam olarak tüketilmez. |
Özet – Direnç ve Reaktans
Dirençler, kapasitörler ve indüktörler gibi elektrik bileşenleri, akımın içlerinden geçmesi için empedans olarak bilinen bir engel oluşturur ve bu karmaşık bir değerdir. Saf dirençler, direnç olarak bilinen gerçek değerli bir empedansa sahipken, ideal indüktörler ve ideal kapasitörler, reaktans adı verilen hayali değerli bir empedansa sahiptir. Direnç hem doğru akımda hem de alternatif akımlarda meydana gelir, ancak reaktans sadece değişken akımlarda meydana gelir, bu nedenle bileşendeki akımı değiştirmek için bir muhalefet oluşturur. Direnç AC frekansından bağımsız iken, reaktans AC frekansı ile değişir. Reaktans ayrıca akım fazı ile gerilim fazı arasında bir faz farkı yaratır. Direnç ve reaktans arasındaki fark budur.
Direnç ve Reaktans'ın PDF Sürümünü İndir
Bu makalenin PDF sürümünü indirebilir ve alıntı notlarına göre çevrimdışı amaçlarla kullanabilirsiniz. Lütfen PDF sürümünü buradan indirin Direnç ve Reaktans Arasındaki Fark
