Kako izračunati impedanciju: 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-19 22:11

Impedancija je mjera otpora naizmjeničnoj struji. Jedinica je ohma. Da biste izračunali impedanciju, morate znati zbroj svih otpora, kao i impedanse svih induktora i kondenzatora koji će dati različitu količinu otpora struji ovisno o promjenama struje. Impedancu možete izračunati pomoću jednostavne matematičke formule.

Sažetak formule

1. Impedansa Z = R ili X_L ili X_C (ako je poznat samo jedan)
2. Impedancija u seriji Z = (R² + X²) (ako su poznati R i jedan od X poznati)
3. Impedancija u seriji Z = (R² + (| X_L - X_C|)²) (ako su R, X_L, i X_C potpuno poznato)
4. Impedancija u svim vrstama mreža = R + jX (j je imaginarni broj (-1))
5. Otpor R = I / V
6. Induktivna reaktancija X_L = 2πƒL = L
7. Kapacitivna reaktancija X_C = ¹ / _2πƒL = ¹ / _L

   Korak

   Dio 1 od 2: Izračunavanje otpora i reaktancije

   

   Korak 1. Definicija impedanse

   Impedancija je označena simbolom Z i ima jedinice Ohma (Ω). Možete mjeriti impedanciju bilo kojeg kruga ili električne komponente. Rezultati mjerenja će vam reći koliko krug blokira protok elektrona (struju). Postoje dva različita učinka koji usporavaju brzinu struje, a oba doprinose impedanciji:

   • Otpor (R) ili otpor je usporavanje struje uzrokovano materijalom i oblikom komponente. Ovaj učinak je najveći kod otpornika, iako sve komponente moraju imati barem neki otpor.
   • Reaktanca (X) je usporavanje struje zbog električnih i magnetskih polja koja se opiru promjenama struje ili napona. Ovaj učinak je najznačajniji za kondenzatore i prigušnice.

   

   Korak 2. Pregledajte otpor

   Otpor je osnovni koncept u području elektrotehnike. To možete vidjeti u Ohmovom zakonu: V = I * R. Ova jednadžba vam omogućuje da izračunate vrijednosti ovih varijabli sve dok poznajete najmanje dvije od tri varijable. Na primjer, da biste izračunali otpor, formulu napišite kao R = I / V. Otpor možete jednostavno izračunati i pomoću multimetra.

   • V je napon, jedinica je volti (V). Ova varijabla se naziva i potencijalna razlika.
   • I je struja, jedinica je Amper (A).
   • R je otpor, jedinica je Ohm (Ω).

   

   Korak 3. Odredite vrstu reaktancije koju treba izračunati

   Reaktanca se javlja samo u krugovima izmjenične struje (AC). Kao i otpor, reaktancija ima jedinice Ohma (Ω). Postoje dvije vrste reaktancija prisutne u različitim električnim komponentama:

   • Induktivna reaktancija X_L proizvodi induktor, poznat i kao zavojnica ili reaktor. Ove komponente proizvode magnetsko polje koje je otporno na promjene smjera u krugu izmjenične struje. Što se brže dogodi promjena smjera, veća je vrijednost induktivne reaktancije.
   • Kapacitivna reaktancija X_C generira kondenzator koji pohranjuje električni naboj. Kako tok struje u izmjeničnom krugu mijenja smjer, kondenzator će se puniti i prazniti više puta. Što se kondenzator duže puni, kondenzator će se više opirati struji. Stoga, što brže dolazi do promjene smjera, niža je rezultirajuća vrijednost kapacitivne reaktancije.

   

   Korak 4. Izračunajte induktivni otpor

   Kao što je gore opisano, induktivna reaktancija će se povećavati sa brzinom promjene u smjeru struje ili frekvencije kola. Ova frekvencija je označena simbolom i ima jedinice u Hercima (Hz). Potpuna formula za izračunavanje induktivne reaktancije je X_L = 2πƒL, gdje je L induktivitet s Henryjevim jedinicama (H).

   • Induktivnost L ovisi o karakteristikama induktora koji se koristi, kao što je broj zavojnica. Također možete izravno mjeriti induktivitet.
   • Ako prepoznajete jedinični krug, zamislite izmjeničnu struju predstavljenu krugom i jednu potpunu rotaciju od 2π radijana koja predstavlja jedan ciklus. Kada ovo pomnožite s Herc -om (jedinica u sekundi), dobit ćete rezultat u radijanima u sekundi. Ovo je kutna brzina kola i može se pisati malim slovima kao omega. Formulu za induktivnu reaktanciju možete napisati u X_L= ωL

   

   Korak 5. Izračunajte kapacitivnu reaktansu

   Ova formula je slična formuli za pronalaženje induktivne reaktancije, ali je kapacitivna reaktancija obrnuto proporcionalna frekvenciji. Kapacitivna reaktancija X_C = ¹ / _2πƒC. C je vrijednost kapaciteta kondenzatora, u Faradsima (F).

   • Kapacitet možete mjeriti pomoću multimetra i nekih osnovnih proračuna.
   • Kao što je gore objašnjeno, ova varijabla se može upisati u ¹ / _L.

   Dio 2 od 2: Izračunavanje ukupne impedanse

   

   Korak 1. Zbrajanje otpora u istom krugu

   Ukupnu impedanciju je lako izračunati kada kolo ima nekoliko otpornika bez induktora ili kondenzatora. Prvo izmjerite vrijednost otpora svakog otpornika (ili bilo koje komponente koja ima otpor) ili potražite dijelove označene otporima ohma (Ω) na dijagramu kruga. Zbrojite prema vrsti kola među komponentama:

   • Otpornici spojeni u serijsko kolo (čiji su krajevi spojeni u jednu žicu) mogu se zbrojiti zajedno. Ukupni otpor postaje R = R₁ + R₂ + R₃…
   • Paralelno spojeni otpornici (svaki otpornik ima različitu žicu, ali su spojeni u isto kolo) zbrajaju se obrnuto. Ukupna količina otpora postaje R = ¹ / _{R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}

   

   Korak 2. Zbrojite vrijednosti reaktansa u istom krugu

   Kada u krugu postoje samo induktori ili samo kondenzatori, ukupna impedancija jednaka je ukupnoj reaktansi. Izračunajte na sljedeći način:

   • Induktor u seriji: X_ukupno = X_L1 + X_L2 + …
   • Kondenzatori u seriji: C_ukupno = X_C1 + X_C2 + …
   • Induktor u paralelnom kolu: X_ukupno = 1 / (1 / X_L1 + 1/X_L2 …)
   • Kondenzator u paralelnom krugu: C_ukupno = 1 / (1 / X_C1 + 1/X_C2 …)

   

   Korak 3. Oduzmite induktivnu reaktansu kapacitivnom reaktancom da biste dobili ukupnu reaktansu

   Budući da se učinak jedne reaktancije povećava kako se smanjuje učinak druge, dvije reaktacije imaju tendenciju umanjivanja međusobnih učinaka. Da biste pronašli ukupnu vrijednost, oduzmite veću vrijednost reaktanse za manju vrijednost reaktanse.

   Isti rezultat ćete dobiti iz formule X_ukupno = | X_C - X_L|

   

   Korak 4. Izračunajte impedanciju otpora i reaktanse u serijskom krugu

   Ne možete ih zbrajati jer su dvije vrijednosti u različitim fazama. Odnosno, njihove vrijednosti se mijenjaju tokom vremena kao dio ciklusa izmjenične struje, ali dostižu vrhunac u različito vrijeme. Srećom, kada su sve komponente u nizu (postoji samo jedna žica), možemo koristiti jednostavnu formulu Z = (R² + X²).

   Izračuni koji stoje iza ove formule uključuju "fazore", iako se čini i da su povezani s geometrijom. Dvije komponente R i X možemo predstaviti kao dvije stranice pravokutnog trokuta, s impedansom Z kao okomitom stranom

   

   Korak 5. Izračunajte impedanciju otpora i reaktanse u paralelnom kolu

   Ovo je uobičajen način izračunavanja impedanse, ali zahtijeva razumijevanje složenih brojeva. Ovo je jedini način da se izračuna ukupna impedansa paralelnog kola koja uključuje otpor i reaktanciju.

   • Z = R + jX, sa j kao imaginarnom komponentom: (-1). Koristite j umjesto i kako biste izbjegli zabunu sa I koja predstavlja struju.
   • Ne možete kombinirati ova dva broja. Na primjer, impedancija se može napisati kao 60Ω + j120Ω.
   • Ako imate dva takva kola u nizu, možete zasebno dodati komponente realnih brojeva i zamišljene komponente. Na primjer, ako je Z₁ = 60Ω + j120Ω i serijski spojen sa otpornikom sa Z₂ = 20Ω, tada je Z_ukupno = 80Ω + j120Ω.