Kako izračunati impedanco: 10 korakov (s slikami)

2024 Avtor: Jason Gerald | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-19 22:14

Impedanca je merilo odpornosti na izmenični tok. Enota je ohmov. Če želite izračunati impedanco, morate poznati vsoto vseh uporov, pa tudi impedance vseh induktorjev in kondenzatorjev, ki bodo dajali različno količino upora glede na tok glede na spremembe toka. Impedanco lahko izračunate s preprosto matematično formulo.

Povzetek formule

1. Impedanca Z = R ali X_L ali X_C (če je znan le eden)
2. Impedanca v seriji Z = (R² + X²) (če sta znana R in eden od X)
3. Impedanca v seriji Z = (R² + (| X_L - X_C|)²) (če R, X_L, in X_C popolnoma znano)
4. Impedanca v vseh vrstah omrežij = R + jX (j je namišljeno število (-1))
5. Odpornost R = I / V
6. Induktivni upor X_L = 2πƒL = L
7. Kapacitivna reaktanca X_C = ¹ / _2πƒL = ¹ / _L

   Korak

   1. del 2: Izračun upora in odpornosti

   

   Korak 1. Opredelitev impedance

   Impedanca je označena s simbolom Z in ima enote ohmov (Ω). Izmerite lahko impedanco katerega koli vezja ali električne komponente. Rezultati meritev vam bodo povedali, koliko vezje blokira pretok elektronov (tok). Obstajata dva ločena učinka, ki upočasnjujeta hitrost toka, oba prispevata k impedanci:

   • Odpornost (R) ali upornost je upočasnitev toka, ki ga povzroča material in oblika komponente. Ta učinek je največji pri uporih, čeprav morajo imeti vse komponente vsaj nekaj upora.
   • Reaktanca (X) je upočasnitev toka zaradi električnih in magnetnih polj, ki se upirajo spremembam toka ali napetosti. Ta učinek je najpomembnejši za kondenzatorje in induktorje.

   

   Korak 2. Preglejte odpornost

   Odpornost je osnovni koncept na področju elektrotehnike. To lahko vidite v Ohmovem zakonu: V = I * R. Ta enačba vam omogoča izračun vrednosti teh spremenljivk, dokler poznate vsaj dve od treh spremenljivk. Na primer, za izračun upora napišite formulo kot R = I / V. Odpor lahko enostavno izračunate tudi z multimetrom.

   • V je napetost, enota je volti (V). Ta spremenljivka se imenuje tudi potencialna razlika.
   • I je tok, enota je Ampere (A).
   • R je upor, enota je ohm (Ω).

   

   Korak 3. Ugotovite vrsto odpornosti za izračun

   Reaktanca se pojavi le v vezjih izmeničnega toka (AC). Tako kot upor ima tudi reaktanca enote ohmov (Ω). V različnih električnih komponentah obstajata dve vrsti reaktanc:

   • Induktivni upor X_L proizvaja induktor, znan tudi kot tuljava ali reaktor. Te komponente proizvajajo magnetno polje, ki se upira spremembam smeri v tokokrogu izmeničnega toka. Čim hitreje pride do spremembe smeri, večja je vrednost induktivne upornosti.
   • Kapacitivna reaktanca X_C ki ga ustvari kondenzator, ki hrani električni naboj. Ko tok toka v izmeničnem tokokrogu spreminja smer, se bo kondenzator večkrat napolnil in izpraznil. Dlje ko se mora kondenzator polniti, bolj se bo kondenzator upiral toku. Zato je hitreje ko pride do spremembe smeri, manjša je posledična vrednost kapacitivnega upora.

   

   Korak 4. Izračunajte induktivni upor

   Kot je opisano zgoraj, se bo induktivni upor povečal s hitrostjo spreminjanja smeri toka ali frekvence vezja. Ta frekvenca je označena s simbolom in ima enote Hertz (Hz). Celotna formula za izračun induktivne upornosti je X_L = 2πƒL, kjer je L induktivnost z Henryjevimi enotami (H).

   • Induktivnost L je odvisna od značilnosti uporabljenega induktorja, kot je število tuljav. Prav tako lahko neposredno merite induktivnost.
   • Če prepoznate enoto kroga, si predstavljajte izmenični tok, ki ga predstavlja krog, in eno popolno rotacijo 2π radianov, ki predstavljata en cikel. Ko pomnožite to s Herts (enote na sekundo), dobite rezultat v radianih na sekundo. To je kotna hitrost vezja in se lahko z malimi črkami zapiše kot omega. Formulo za induktivni upor lahko napišete v X_L= ωL

   

   Korak 5. Izračunajte kapacitivni upor

   Ta formula je podobna formuli za iskanje induktivne upornosti, vendar je kapacitivna reaktanca obratno sorazmerna s frekvenco. Kapacitivna reaktanca X_C = ¹ / _2πƒC. C je kapacitivna vrednost kondenzatorja v Farads (F).

   • Kapacitivnost lahko merite z multimetrom in nekaj osnovnih izračunov.
   • Kot je razloženo zgoraj, je to spremenljivko mogoče zapisati ¹ / _L.

   2. del 2: Izračun skupne impedance

   

   Korak 1. Seštejte upore v istem vezju

   Celotno impedanco je enostavno izračunati, če ima vezje več uporov brez induktorjev ali kondenzatorjev. Najprej izmerite vrednost upora vsakega upora (ali katere koli komponente, ki ima upor), ali poglejte na shemi vezja dele, označene z upori ohmov (Ω). Seštejte glede na vrsto vezja med sestavnimi deli:

   • Upori, povezani v zaporedno vezje (katerih konci so povezani v eno samo žično linijo), se lahko seštejejo skupaj. Skupni upor postane R = R₁ + R₂ + R₃…
   • Upori, ki so povezani vzporedno (vsak upor ima drugačno žico, vendar je povezan v istem vezju), se seštevajo obratno. Skupna količina upora postane R = ¹ / _{R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}

   

   Korak 2. Seštejte vrednosti reaktanc v istem vezju

   Kadar so v vezju samo induktorji ali samo kondenzatorji, je skupna impedanca enaka celotni reaktanci. Izračunajte na naslednji način:

   • Induktor v seriji: X_skupaj = X_L1 + X_L2 + …
   • Kondenzatorji v seriji: C_skupaj = X_C1 + X_C2 + …
   • Induktor v vzporednem vezju: X_skupaj = 1 / (1 / X_L1 + 1/X_L2 …)
   • Kondenzator v vzporednem vezju: C_skupaj = 1 / (1 / X_C1 + 1/X_C2 …)

   

   Korak 3. Odštejte induktivni upor z kapacitivno reaktanco, da dobite celotno reaktanco

   Ker se učinek ene upornosti povečuje z zmanjšanjem učinka druge upornosti, se obe reaktanti zmanjšujeta učinek drug drugega. Če želite poiskati skupno vrednost, odštejte večjo vrednost reaktanse za manjšo vrednost.

   Enak rezultat boste dobili iz formule X_skupaj = | X_C - X_L|

   

   Korak 4. Izračunajte impedanco upora in upornosti v zaporednem vezju

   Ne morete jih seštevati, ker sta obe vrednosti v različnih fazah. To pomeni, da se njihove vrednosti s časom spreminjajo kot del cikla izmeničnega toka, vendar dosežejo vrhunec v različnih obdobjih. Na srečo, ko so vse komponente zaporedne (obstaja samo ena žica), lahko uporabimo preprosto formulo Z = (R² + X²).

   Izračuni za to formulo vključujejo "fazorje", čeprav se zdi, da so povezani tudi z geometrijo. Dve komponenti R in X lahko predstavimo kot dve strani pravega trikotnika, z impedanco Z kot pravokotno stranjo

   

   Korak 5. Izračunajte impedanco upora in upornosti v vzporednem vezju

   To je običajen način izračuna impedance, vendar zahteva razumevanje kompleksnih števil. To je edini način za izračun skupne impedance vzporednega vezja, ki vključuje upor in reaktanco.

   • Z = R + jX, z j kot namišljeno komponento: (-1). Uporabite j namesto i, da se izognete zmedi z I, ki predstavlja tok.
   • Teh dveh številk ne morete združiti. Na primer, lahko impedanco zapišemo kot 60Ω + j120Ω.
   • Če imate v vrsti dve taki tokokrogi, lahko sestavne dele realnih števil in namišljene komponente dodate ločeno. Na primer, če Z₁ = 60Ω + j120Ω in serijsko povezan z uporom z Z₂ = 20Ω, potem Z_skupaj = 80Ω + j120Ω.