Электрическое сопротивление

Такая физическая величина, является самой распространенной характеристикой для любого электрического прибора. Именно электрическим сопротивлением участка цепи характеризуются все его вольт-амперные и частотные зависимости. Зная величину полного электрического сопротивления можно рассчитать абсолютно все характеристики опираясь только на значения: тока, напряжения и частоты колебания электрического тока в цепи (применительно для переменного напряжения).

Измерение электрического сопротивления

Все вещества по типу электрической проводимости делятся на: проводники, полупроводники и изоляторы. Измеряя электрические показатели изоляторов, мы должны получить как можно меньший ток, ведь именно изоляция должна надежно предохранять провода от взаимного контакта и контакта с посторонними предметами, находящимися под иным электрическим потенциалом. Измерение сопротивления изоляции это многоуровневый процесс, который различен для конкретного электрического оборудования. Протокол измерения сопротивления изоляции содержит массу специфичных замеров, которые созданы для предотвращения пробоя изоляции от старения или под действием иных внешних разрушающих факторов.

Пара слов о сопротивлении диэлектриков

Сопротивление изоляторов обмоток – это очень важный этап проверки любого электрооборудования, ведь такая изоляция встречается в обмотках трансформаторов, в обмотках генераторов, и в обмотках электромоторов. Проверка сопротивления изоляции обмоток таких электроприборов помогает определить причину отказа, связанную с межвитковым замыканием.

Все предыдущие примеры применения изоляции несут лишь пассивную функцию – защищают приборы от замыкания, но существует отдельный тип изоляторов – активный диэлектрик. Активный диэлектрик применяется в конструкции конденсаторов. В конденсаторах он выполняет и пассивную функцию изоляции, и активную функцию проводника переменных токов смещения. Активное сопротивление такого диэлектрика в идеале равно бесконечности. Конденсатор не может пропускать постоянный электрический ток, благодаря диэлектрику и двум терминалам (обкладкам), он становится чисто реактивной нагрузкой. Реактивное сопротивление конденсатора возникает только под действием переменной составляющей напряжения или тока. Происходит постоянный процесс заряда и перезаряда, образующий токи смещения, которые делают конденсатор применимым в качестве разделителя фазы (проводника со сдвинутой фазой напряжения) в цепи с переменным током. Измерение электрического сопротивления конденсатора сводится к проверке сопротивление диэлектрика под постоянным током с помощью специального измерительного прибора. В качестве него можно использовать измеритель сопротивления заземления.

Сопротивление реактивных нагрузок

Существует реактивно-активная нагрузка – обмотка. Абсолютно любая обмотка обладают двумя видами сопротивлений: омическим (нагрев проволоки) и реактивным (индуктивность обмотки). Сопротивление обмоток трансформатора как раз и складывается из этих двух составляющих. Омическое сопротивление выполняет здесь паразитную функцию, а индуктивное сопротивление выполняет полезную функцию связи первичной и вторичной обмоток.

Простой электрический кабель является нагрузкой подобной по своим свойствам обмотке. Он также имеет паразитную омическую составляющую (затраты на нагрев сердечника кабеля), но реактивная составляющая, в отличие от трансформатора, у него не приносит никакой пользы. Индуктивное сопротивление кабеля вносит только нестабильность и вкупе с емкостью изоляции может спровоцировать паразитный резонанс. Помните, что полное сопротивление цепи переменного тока складывается из активного и реактивного сопротивления. Именно реактивная составляющая кабеля может спровоцировать нежелательные утечки тока. Об этом часто забывают, считая его как омическую нагрузку с высокой проводимостью. На самом деле кабель – это растянутый по длине RLC контур.

Сопротивление полупроводников

Электрическая сопротивляемость полупроводниковой нагрузки имеет нелинейный график зависимости тока от напряжения, ведь сопротивление диода различно в зависимости от направления, протекающего через него тока. Для полупроводников существуют понятия прямого и обратного тока (прямого и обратного сопротивления).

Сопротивление проводников

Сопротивление проводников всегда носит линейный характер зависимости тока от напряжения. Сопротивление проводников определяется геометрическими размерами и химическими свойствами металла, из которого они изготовлены. Основным сырьем для проводников в изоляции стала медь. Именно удельное сопротивление меди подвигло разработчиков применять медные провода в конструкции большинства приборов, где нужно максимально уменьшить сопротивляемость, дабы увеличить КПД энергоустановки или уменьшить потери электроэнергии при ее транспортировке на дальние расстояния.

Проводники выполняют две функции: гальваническая связь с высокой проводимостью и нагрев. В зависимости от сферы применения проводников выбирают металл или сплав с надлежащей величиной удельного сопротивления. Например, сопротивление проволоки нагревательного элемента паяльника должно быть большим, чтобы обеспечить соответствующее падение напряжения при необходимом токе и мощности. Делать эту нить, скажем из меди, не имеет смысла, ведь медь отлично проводит ток, и такое низкое входное сопротивление при малой длине проволоки вызовет колоссальный ток, который просто выведет из строя этот прибор. Удельное сопротивление нихрома более высоко, что делает его более приемлемым в конструкции нагревательных элементов.

Несмотря на свою высокую проводимость, медь все же можно заставить плохо проводить электроток. Это достигается либо ее высоким нагревом, либо увеличением длины проводника при уменьшении площади поперечного сечения. Такой прием используют при изготовлении вольтметров. Сопротивление вольтметра должно быть максимально большим. Это достигается путем намотки тончайшей медной проволоки в тысячи витков на подвижный якорь этого измерительного прибора. Используя этот прием, достигается хорошая магнитная отдача (возрастает чувствительность прибора) и не привносятся искажения в измеряемую цепь.