Hva er reaktans?

Motstand uten varmetap

Reaktans er den delen av en vekselstrømskrets’ motstand som kommer av induktans og kapasitans. Den har symbolet X og måles i ohm, akkurat som resistans.

Der stopper likheten, og forskjellen er hele poenget: reaktans gir ikke energitap. En resistans gjør elektrisk energi om til varme, og den energien kommer aldri tilbake. En reaktans lagrer energi i et magnetfelt eller et elektrisk felt og leverer den tilbake i neste kvartperiode.

Det den gjør i stedet, er å forskyve strømmen i forhold til spenningen.

Reaktansen er dessuten frekvensavhengig. Ved likestrøm er den null — det er bare når strømmen eller spenningen faktisk endrer seg at fenomenet finnes i det hele tatt.

To slag, med hvert sitt fortegn

X_L = 2πf Linduktiv, positiv, vokser med frekvensen

X_C = −1 / (2πf C)kapasitiv, negativ, avtar med frekvensen

Induktiv reaktans oppstår rundt enhver strømførende leder. Strømmen lager et magnetfelt, vekselstrøm gjør at feltet stadig endrer seg, og et magnetfelt i endring induserer en spenning som motvirker endringen. Lederen motsetter seg altså sin egen strømendring. Det er selvinduktans, og det skjer i en helt vanlig kabel — ikke bare i en spole.

Kapasitiv reaktans er det motsatte: motstand mot at spenningen endrer seg. Den er negativ, og den blir mindre jo høyere frekvensen er.

I en krets med begge trekker de mot hverandre, og det er differansen som står igjen.

Impedanstrekanten

Resistans og reaktans legges ikke sammen som vanlige tall. De står 90 grader på hverandre, og summen blir hypotenusen i en rettvinklet trekant. Den summen er impedansen, Z — kretsens samlede motstand mot vekselstrøm.

Trekanten over er tegnet med sidene 3, 4 og 5, og det er ikke tilfeldig: da blir cos φ nøyaktig 0,8 — den effektfaktoren appen regner med når ingenting annet er oppgitt.

Tre ting kan leses rett av figuren. Z er aldri mindre enn R alene. Er X null, faller trekanten sammen til en strek og Z blir lik R. Og jo større X er i forhold til R, jo brattere blir vinkelen.

Derfor finnes cos φ

Den vinkelen er φ, og cosinus til den er effektfaktoren.

En rein reaktans forskyver strømmen en kvart periode i forhold til spenningen — 90 grader, altså en trekant som er blitt en loddrett strek. En rein resistans forskyver ingenting. En virkelig krets har begge, og havner et sted imellom.

Det forklarer motorregningen: cos φ tar deg fra effekt til tilsynelatende effekt uten at noe går tapt underveis. Reaktans brenner ingen energi. Den krever bare at det går mer strøm.

Hvor den dukker opp i jobben

I spenningsfallformelen, som det bakerste leddet:

u = b × (ρ₁ × L / S × cos φ + λ × L × sin φ) × I_B

λ er kabelens reaktans per meter. NEK 400 setter den til 0,08 mΩ/m når man ikke har bedre tall for den aktuelle kabelen. Ved 50 Hz svarer det til en induktans på omtrent 0,255 µH per meter.

Det resistive leddet ganges med cos φ, det reaktive med sin φ. De to trekker altså i hver sin retning etter hvor faseforskjøvet lasten er.

Når begynner den å telle?

Grunnen til at de fleste elektrikere aldri møter reaktans i praksis, ligger i tverrsnittet. Resistansen per meter er ρ / S — den faller når tverrsnittet vokser. Reaktansen per meter gjør ikke det. Den ligger omtrent i ro, uansett hvor tykk lederen er.

Så jo større tverrsnittet er, jo større andel av spenningsfallet er reaktivt:

Tverrsnitt	R per meter	Reaktansens andel av fallet
1,5 mm²	15 mΩ	0,4 %
2,5 mm²	9 mΩ	0,7 %
10 mm²	2,25 mΩ	2,6 %
25 mm²	0,9 mΩ	6,3 %
50 mm²	0,45 mΩ	11,8 %
95 mm²	0,24 mΩ	20,2 %
150 mm²	0,15 mΩ	28,6 %
240 mm²	0,09 mΩ	39 %

Regnet med λ = 0,08 mΩ/m og cos φ = 0,8. De to bidragene er like store rundt 375 mm².

På 1,5 og 2,5 er reaktansen under én prosent av fallet. Det er derfor håndregning som dropper hele leddet, treffer helt fint på boligkurser — og derfor det ikke står i formelen du lærte på skolen.

Det er tverrsnittet, ikke lengden

Lengden avgjør ikke om reaktansen betyr noe. Det er lett å tro det motsatte.

Se på formelen igjen. Begge leddene har L i seg. Dobler du strekket, dobles begge — forholdet mellom dem står stille. En lang 2,5-kurs har nøyaktig samme reaktansandel som en kort en.

Grunnen til at reaktans likevel oppleves som et langstrekk-fenomen, er indirekte: lange strekk får store tverrsnitt, fordi det er spenningsfallet som bestemmer tverrsnittet der. Det er tverrsnittet du havnet på som tar inn reaktansen, ikke meterne i seg selv.

Og en ting til, som følger av det samme: λ = 0,08 mΩ/m er en standardverdi å bruke når man ikke vet bedre. Den virkelige reaktansen avhenger av hvordan lederne ligger i forhold til hverandre. Skal du regne på noe der reaktansen utgjør en tredel av fallet, er det databladet til kabelen som gjelder — ikke en tabellverdi.

Modulen «Spenningsfall» regner begge ledd uansett tverrsnitt, så du slipper å vurdere når det slutter å være forsvarlig å utelate det reaktive leddet.