Impedanssin laskeminen: 10 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: Jason Gerald | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-19 22:12

Impedanssi on vaihtovirran vastus. Yksikkö on ohmia. Impedanssin laskemiseksi sinun on tiedettävä kaikkien resistanssien summa sekä kaikkien induktorien ja kondensaattoreiden impedanssit, jotka antavat vaihtelevan määrän virtaa virran muutoksista riippuen. Voit laskea impedanssin yksinkertaisella matemaattisella kaavalla.

Kaavan yhteenveto

1. Impedanssi Z = R tai X_L tai X_C (jos vain yksi tiedetään)
2. Impedanssi sarjassa Z = (R² + X²) (jos R ja yksi X: stä tunnetaan)
3. Impedanssi sarjassa Z = (R² + (| X_L - X_C|)²) (jos R, X_Lja X_C täysin tiedossa)
4. Impedanssi kaikenlaisissa verkoissa = R + jX (j on kuvitteellinen luku (-1))
5. Vastus R = I / V
6. Induktiivinen reaktanssi X_L = 2πƒL = L
7. Kapasitiivinen reaktanssi X_C = ¹ / _2πƒL = ¹ / _L

   Vaihe

   Osa 1/2: Resistanssin ja reaktiivisuuden laskeminen

   

   Vaihe 1. Impedanssin määritelmä

   Impedanssi on merkitty symbolilla Z ja siinä on ohmia (Ω). Voit mitata minkä tahansa piirin tai sähkökomponentin impedanssin. Mittaustulokset kertovat kuinka paljon piiri estää elektronien virtauksen (virta). On kaksi erillistä vaikutusta, jotka hidastavat virran nopeutta, jotka molemmat vaikuttavat impedanssiin:

   • Vastus (R) tai vastus on virran hidastuminen, joka johtuu komponentin materiaalista ja muodosta. Tämä vaikutus on suurin vastuksissa, vaikka kaikkien komponenttien on vastattava ainakin jonkin verran.
   • Reaktiivisuus (X) on virran hidastuminen sähkö- ja magneettikenttien vuoksi, jotka kestävät virran tai jännitteen muutoksia. Tämä vaikutus on merkittävin kondensaattoreille ja induktorille.

   

   Vaihe 2. Tarkista vastus

   Vastus on peruskäsite sähkötekniikan alalla. Tämä näkyy Ohmin laissa: V = I * R. Tämän yhtälön avulla voit laskea näiden muuttujien arvot, kunhan tiedät vähintään kaksi kolmesta muuttujasta. Voit esimerkiksi laskea vastuksen kirjoittamalla kaavan muodossa R = I / V. Voit myös helposti laskea vastuksen yleismittarilla.

   • V on jännite, yksikkö on volttia (V). Tätä muuttujaa kutsutaan myös potentiaalieroksi.
   • I on virta, yksikkö on ampeeri (A).
   • R on vastus, yksikkö on ohmia (Ω).

   

   Vaihe 3. Selvitä laskettavan reaktanssin tyyppi

   Reaktio tapahtuu vain vaihtovirtapiireissä. Kuten resistanssi, reaktanssilla on ohmia (Ω). Eri sähkökomponenteissa on kahdenlaisia reaktansseja:

   • Induktiivinen reaktanssi X_L induktorin tuottama, joka tunnetaan myös nimellä kela tai reaktori. Nämä komponentit tuottavat magneettikentän, joka vastustaa suunnanmuutoksia vaihtovirtapiirissä. Mitä nopeammin suunta muuttuu, sitä suurempi on induktiivisen reaktanssin arvo.
   • Kapasitiivinen reaktanssi X_C kondensaattorin tuottama sähkövaraus. Kun vaihtovirtapiirin virtaus muuttaa suuntaa, kondensaattori latautuu ja purkautuu toistuvasti. Mitä kauemmin kondensaattorin on ladattava, sitä enemmän kondensaattori kestää virtaa. Siksi mitä nopeammin suunta muuttuu, sitä pienempi tuloksena oleva kapasitiivinen reaktanssiarvo.

   

   Vaihe 4. Laske induktiivinen reaktanssi

   Kuten edellä on kuvattu, induktiivinen reaktanssi kasvaa virran suunnan tai piirin taajuuden muutosnopeuden myötä. Tämä taajuus on merkitty symbolilla, ja siinä on hertsiyksikköä (Hz). Täydellinen kaava induktiivisen reaktanssin laskemiseksi on X_L = 2πƒL, jossa L on induktanssi Henryn yksiköiden kanssa (H).

   • Induktanssi L riippuu käytetyn induktorin ominaisuuksista, kuten kelojen lukumäärästä. Voit myös mitata induktanssin suoraan.
   • Jos tunnistat yksikköympyrän, kuvittele ympyrän esittämä vaihtovirta ja yksi 2π radiaanin täydellinen kierros, joka edustaa yhtä sykliä. Kun kerrot tämän hertseinä (yksikköä sekunnissa), saat tuloksen radiaaneina sekunnissa. Tämä on piirin kulmanopeus ja se voidaan kirjoittaa pienillä kirjaimilla omega. Voit kirjoittaa kaavan induktiiviseen reaktanssiin X: ssä_L= ωL

   

   Vaihe 5. Laske kapasitiivinen reaktanssi

   Tämä kaava on samanlainen kuin kaava induktiivisen reaktanssin löytämiseksi, mutta kapasitiivinen reaktanssi on kääntäen verrannollinen taajuuteen. Kapasitiivinen reaktanssi X_C = ¹ / _2πƒC. C on kondensaattorin kapasitanssiarvo Faradissa (F).

   • Voit mitata kapasitanssin yleismittarilla ja joillakin peruslaskelmilla.
   • Kuten edellä selitettiin, tämä muuttuja voidaan kirjoittaa sisään ¹ / _L.

   Osa 2/2: Kokonaisimpedanssin laskeminen

   

   Vaihe 1. Laske yhteen saman piirin vastukset

   Kokonaisimpedanssi on helppo laskea, kun piirissä on useita vastuksia ilman induktoreita tai kondensaattoreita. Mittaa ensin kunkin vastuksen (tai minkä tahansa komponentin, jolla on vastus) vastusarvo tai katso piirikaaviosta osia, jotka on merkitty vastusohmeilla (Ω). Lisää komponenttien välisen piirityypin mukaan:

   • Sarjapiiriin kytketyt vastukset (joiden päät on kytketty yhdelle johdolle) voidaan laskea yhteen. Kokonaisvastuksesta tulee R = R₁ + R₂ + R₃…
   • Rinnakkaisesti kytketyt vastukset (jokaisella vastuksella on eri johto, mutta kytketty samaan piiriin) lasketaan yhteen päinvastaisesti. Resistanssin kokonaismäärästä tulee R = ¹ / _{R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}

   

   Vaihe 2. Laske yhteen saman piirin reaktanssiarvot

   Kun piirissä on vain induktorit tai vain kondensaattorit, kokonaisimpedanssi on yhtä suuri kuin kokonaisreaktanssi. Laske seuraavasti:

   • Induktori sarjassa: X_{kaikki yhteensä} = X_L1 + X_L2 + …
   • Kondensaattorit sarjassa: C_{kaikki yhteensä} = X_C1 + X_C2 + …
   • Induktori rinnakkaispiirissä: X_{kaikki yhteensä} = 1 / (1 / X_L1 + 1/X_L2 …)
   • Kondensaattori rinnakkaispiirissä: C_{kaikki yhteensä} = 1 / (1 / X_C1 + 1/X_C2 …)

   

   Vaihe 3. Vähennä induktiivinen reaktanssi kapasitiivisella reaktanssilla kokonaisreaktanssin saamiseksi

   Koska yhden reaktanssin vaikutus kasvaa, kun toisen reaktanssin vaikutus pienenee, molemmilla reaktansseilla on taipumus vähentää toistensa vaikutusta. Jos haluat löytää kokonaisarvon, vähennä suurempi reaktanssiarvo pienemmällä reaktanssiarvolla.

   Saat saman tuloksen kaavasta X_{kaikki yhteensä} = | X_C - X_L|

   

   Vaihe 4. Laske vastuksen ja reaktanssin impedanssi sarjapiirissä

   Et voi lisätä niitä yhteen, koska nämä kaksi arvoa ovat eri vaiheissa. Toisin sanoen niiden arvot muuttuvat ajan myötä osana AC -sykliä, mutta ne saavuttavat huippunsa eri aikoina. Onneksi, kun kaikki komponentit ovat sarjassa (vain yksi johto), voimme käyttää yksinkertaista kaavaa Z = (R² + X²).

   Tämän kaavan takana olevat laskelmat sisältävät "fazereita", vaikka ne näyttävät liittyvän myös geometriaan. Voimme esittää kaksi komponenttia R ja X suorakulmaisen kolmion molemmin puolin, impedanssi Z kohtisuorana sivuna

   

   Vaihe 5. Laske resistanssin ja reaktanssin impedanssi rinnakkaispiirissä

   Tämä on yleinen tapa laskea impedanssi, mutta edellyttää monimutkaisten lukujen ymmärtämistä. Tämä on ainoa tapa laskea resistanssin ja reaktanssin sisältävän rinnakkaispiirin kokonaisimpedanssi.

   • Z = R + jX, j kuvitteellisena komponenttina: (-1). Käytä j: tä i: n sijaan välttääksesi sekaannuksen sen kanssa, että I edustaa virtaa.
   • Et voi yhdistää näitä kahta numeroa. Esimerkiksi impedanssi voidaan kirjoittaa muodossa 60Ω + j120Ω.
   • Jos sinulla on kaksi tällaista piiriä sarjassa, voit lisätä reaalilukujen komponentit ja kuvitteelliset komponentit erikseen. Jos esimerkiksi Z₁ = 60Ω + j120Ω ja kytketty sarjaan vastuksella, jolla on Z₂ = 20Ω, sitten Z_{kaikki yhteensä} = 80Ω + j120Ω.