Az impedancia kiszámítása: 10 lépés (képekkel)

2024 Szerző: Jason Gerald | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-19 22:12

Az impedancia a váltakozó árammal szembeni ellenállás mértéke. Az egység ohmos. Az impedancia kiszámításához ismernie kell az összes ellenállás összegét, valamint az összes induktivitás és kondenzátor impedanciáját, amelyek változó mértékű ellenállást biztosítanak az áramnak az áram változásától függően. Egy egyszerű matematikai képlet segítségével kiszámíthatja az impedanciát.

Képlet összefoglaló

1. Impedancia Z = R vagy X_L vagy X_C (ha csak egy ismert)
2. Impedancia sorozatban Z = (R² + X²) (ha R és X egyike ismert)
3. Impedancia sorozatban Z = (R² + (| X_L - X_C|)²) (ha R, X_Lés X_C teljesen ismert)
4. Impedancia mindenféle hálózatban = R + jX (j képzelt szám (-1))
5. Ellenállás R = I / V
6. Induktív reaktancia X_L = 2πƒL = L
7. Kapacitív reaktancia X_C = ¹ / _2πƒL = ¹ / _L

   Lépés

   Rész 1 /2: Ellenállás és reaktancia kiszámítása

   

   1. lépés. Az impedancia meghatározása

   Az impedanciát Z szimbólum jelöli, és ohm (Ω) egységgel rendelkezik. Bármely áramkör vagy elektromos alkatrész impedanciáját mérheti. A mérési eredmények megmutatják, hogy az áramkör mennyire gátolja az elektronok áramlását (áram). Két különböző hatás lassítja az áramlást, mindkettő hozzájárul az impedanciához:

   • Az ellenállás (R) vagy ellenállás az áramlás lassulása, amelyet az alkatrész anyaga és alakja okoz. Ez a hatás az ellenállásokban a legnagyobb, bár minden alkatrésznek legalább bizonyos ellenállással kell rendelkeznie.
   • A reaktancia (X) az áram lelassulása az elektromos és mágneses mezők miatt, amelyek ellenállnak az áram- vagy feszültségváltozásoknak. Ez a hatás a kondenzátorok és az induktorok esetében a legjelentősebb.

   

   2. lépés Ellenőrizze az ellenállást

   Az ellenállás alapvető fogalom az elektromos tanulmányok területén. Ezt láthatja az Ohm -törvényben: V = I * R. Ez az egyenlet lehetővé teszi ezen változók értékeinek kiszámítását, amennyiben ismeri a három változó közül legalább kettőt. Például az ellenállás kiszámításához írja be a képletet R = I / V. Multiméterrel is könnyen kiszámíthatja az ellenállást.

   • V feszültség, az egység volt (V). Ezt a változót potenciális különbségnek is nevezik.
   • I az áram, az egység amper (A).
   • R az ellenállás, az egység Ohm (Ω).

   

   3. lépés. Számítsa ki a kiszámítandó reaktancia típusát

   A reaktivitás csak váltakozó áramú (AC) áramkörökben fordul elő. Az ellenálláshoz hasonlóan a reaktancia ohm (Ω) egységgel is rendelkezik. A különböző elektromos alkatrészekben kétféle reaktancia van:

   • Induktív reaktancia X_L amelyet az induktor, más néven tekercs vagy reaktor állít elő. Ezek az alkatrészek mágneses teret hoznak létre, amely ellenáll az irányváltozásoknak a váltakozó áramú áramkörben. Minél gyorsabban történik az irányváltás, annál nagyobb az induktív reaktancia értéke.
   • Kapacitív reaktancia X_C kondenzátor generálja, amely elektromos töltést tárol. Amint a váltakozó áramú áramkör áramlási iránya megváltozik, a kondenzátor ismételten töltődik és kisül. Minél tovább kell tölteni a kondenzátort, annál jobban ellenáll a kondenzátornak. Ezért minél gyorsabban történik az irányváltás, annál alacsonyabb a kapott kapacitív reaktanciaérték.

   

   4. lépés. Számítsa ki az induktív reaktanciát

   Amint azt fentebb leírtuk, az induktív reaktancia az áram irányának vagy az áramkör frekvenciájának változásának ütemével növekszik. Ezt a frekvenciát szimbólum jelöli, és Hertz (Hz) mértékegységeket tartalmaz. Az induktív reaktancia kiszámításának teljes képlete a következő x_L = 2πƒL, ahol L az induktivitás Henry egységeivel (H).

   • Az L induktivitás függ az alkalmazott induktivitás jellemzőitől, például a tekercsek számától. Az induktivitást közvetlenül is mérheti.
   • Ha felismeri az egységkört, képzeljen el egy váltakozó áramot, amelyet egy kör ábrázol, és egy teljes 2π radián forgást, amely egy ciklust jelent. Ha ezt megszorozzuk Hertzben (egység másodpercenként), akkor az eredmény radiánban lesz másodpercenként. Ez az áramkör szögsebessége, és kisbetűvel írható, mint omega. Az induktív reaktancia képletét X -be írhatja_L= ωL

   

   5. lépés Számítsa ki a kapacitív reaktanciát

   Ez a képlet hasonló az induktív reaktancia megtalálásának képletéhez, de a kapacitív reaktancia fordítottan arányos a frekvenciával. Kapacitív reaktancia x_C = ¹ / _2πƒC. C a kondenzátor kapacitása Faradban (F).

   • A kapacitást multiméterrel és néhány alapvető számítással mérheti.
   • Amint fentebb kifejtettük, ez a változó beírható ¹ / _L.

   2. rész: A teljes impedancia kiszámítása

   

   1. lépés. Adja össze az ellenállásokat ugyanabban az áramkörben

   A teljes impedancia könnyen kiszámítható, ha az áramkörnek több ellenállása van induktivitás vagy kondenzátor nélkül. Először mérje meg az egyes ellenállások (vagy bármely ellenállással rendelkező alkatrészek) ellenállási értékét, vagy nézze meg az áramköri diagramon az ellenállásohmokkal (Ω) jelölt részeket. Adja össze az alkatrészek közötti áramkör típusának megfelelően:

   • A soros áramkörbe kapcsolt ellenállások (amelyek végei egyetlen vezetékes vezetékben vannak összekötve) összegezhetők. A teljes ellenállás R = R lesz₁ + R₂ + R₃…
   • A párhuzamosan csatlakoztatott ellenállásokat (minden ellenállásnak más a vezetéke, de ugyanabban az áramkörben van csatlakoztatva) fordítva kell összeadni. Az ellenállás teljes összege R = lesz ¹ / _{R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}

   

   2. lépés: Adja össze a reaktanciaértékeket ugyanabban az áramkörben

   Ha az áramkörben csak induktorok vannak, vagy csak kondenzátorok, akkor a teljes impedancia megegyezik a teljes reaktanciával. Számítsa ki a következőképpen:

   • Induktor sorozatban: X_teljes = X_L1 + X_L2 + …
   • Soros kondenzátorok: C_teljes = X_C1 + X_C2 + …
   • Induktor párhuzamos áramkörben: X_teljes = 1 / (1 / X_L1 + 1/X_L2 …)
   • Kondenzátor párhuzamos áramkörben: C_teljes = 1 / (1 / X_C1 + 1/X_C2 …)

   

   3. lépés: Az induktív reaktanciát vonjuk ki a kapacitív reaktanciából, hogy megkapjuk a teljes reaktanciát

   Mivel az egyik reaktancia hatása növekszik, ahogy a másik reaktancia hatása csökken, a két reaktancia hajlamos csökkenteni egymás hatását. A teljes érték megtalálásához vonja le a nagyobb reaktanciaértéket a kisebb reaktanciaértékkel.

   Ugyanezt az eredményt kapja az X képletből_teljes = | X_C - X_L|

   

   4. lépés. Számítsa ki az ellenállás és a reaktancia impedanciáját egy soros áramkörben

   Nem adhatja össze őket, mert a két érték különböző fázisokban van. Vagyis értékeik az AC ciklus részeként idővel változnak, de különböző időpontokban érik el csúcsukat. Szerencsére, ha minden alkatrész sorba van kapcsolva (csak egy vezeték van), használhatjuk az egyszerű képletet Z = (R² + X²).

   A képlet mögötti számítások "fátorokat" tartalmaznak, bár úgy tűnik, hogy a geometriához is kapcsolódnak. Az R és X két komponenst egy derékszögű háromszög két oldalaként ábrázolhatjuk, a Z impedancia pedig a merőleges oldal

   

   5. lépés. Számítsa ki az ellenállás és a reaktancia impedanciáját egy párhuzamos áramkörben

   Ez az impedancia kiszámításának általános módja, de megköveteli a komplex számok megértését. Csak így lehet kiszámítani az ellenállást és a reaktanciát magában foglaló párhuzamos áramkör teljes impedanciáját.

   • Z = R + jX, j képzelt komponensként: (-1). Az i helyett j -t használjon, hogy elkerülje az összetévesztést az I -vel.
   • Ezt a két számot nem lehet kombinálni. Például egy impedancia 60Ω + j120Ω formátumban írható fel.
   • Ha két ilyen áramköre van egy sorozatban, akkor külön adhatja hozzá a valós számok és a képzelt komponensek összetevőit. Például, ha Z₁ = 60Ω + j120Ω, és sorba kötött Z ellenállással₂ = 20Ω, akkor Z_teljes = 80Ω + j120Ω.