Kako izračunati impedanciju: 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-19 22:12

Impedancija je mjera otpora izmjeničnoj struji. Jedinica je ohm. Za izračun impedancije morate znati zbroj svih otpora, kao i impedancija svih induktora i kondenzatora koji će dati različitu količinu otpora struji ovisno o promjenama struje. Impedanciju možete izračunati pomoću jednostavne matematičke formule.

Sažetak formule

1. Impedancija 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: Izračun otpora i reaktancije

   

   Korak 1. Definicija impedancije

   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.
   • Reaktancija (X) je usporavanje struje zbog električnih i magnetskih polja koja se opiru promjenama struje ili napona. Taj je učinak najznačajniji za kondenzatore i prigušnice.

   

   Korak 2. Pregledajte otpor

   Otpor je osnovni pojam u području studija elektrotehnike. To možete vidjeti u Ohmovom zakonu: V = I * R. Ova vam jednadžba omogućuje izračunavanje vrijednosti ovih varijabli sve dok poznajete najmanje dvije od tri varijable. Na primjer, za izračun otpora formulu napišite kao R = I / V. Otpor također možete jednostavno izračunati multimetrom.

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

   

   Korak 3. Odredite vrstu reaktancije koju treba izračunati

   Reaktancija 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 se opire promjenama 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 protok struje u izmjeničnom krugu mijenja smjer, kondenzator će se više puta puniti i prazniti. 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 smjera struje ili frekvencije kruga. Ova frekvencija je označena simbolom i ima jedinice Hertz (Hz). Cjelovita 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. To je kutna brzina strujnog kruga i može se pisati malim slovima kao omega. Formulu za induktivnu reaktanciju možete napisati u X_L= ωL

   

   Korak 5. Izračunajte kapacitivnu reaktansu

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

   • Kapacitet možete mjeriti pomoću multimetra i nekih osnovnih izračuna.
   • Kao što je gore objašnjeno, u ovu se varijablu može upisati ¹ / _L.

   Dio 2 od 2: Izračun ukupne impedancije

   

   Korak 1. Zbrojite otpore u istom krugu

   Ukupnu impedanciju lako je izračunati kada krug ima nekoliko otpornika bez prigušnica ili kondenzatora. Najprije izmjerite vrijednost otpora svakog otpornika (ili bilo koje komponente koja ima otpor) ili na dijagramu kruga potražite dijelove označene otporima ohma (Ω). Zbrojite prema vrsti kruga između komponenti:

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

   

   Korak 2. Zbrojite vrijednosti reaktansa u istom krugu

   Kad u krugu postoje samo prigušnice 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 krugu: 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 reaktanciju kapacitivnom reaktancom kako biste dobili ukupnu reaktansu

   Budući da se učinak jedne reaktancije povećava kako se smanjuje učinak druge, dvije reaktacije imaju tendenciju umanjivanja međusobnog učinka. 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 se vrijednosti mijenjaju tijekom vremena kao dio ciklusa izmjeničnog napona, ali dosežu vrhunac u različito vrijeme. Srećom, kad su sve komponente u nizu (postoji samo jedna žica), možemo se poslužiti jednostavnom formulom 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 impedancijom Z kao okomitom stranom

   

   Korak 5. Izračunajte impedanciju otpora i reaktancije u paralelnom krugu

   Ovo je uobičajen način izračunavanja impedancije, ali zahtijeva razumijevanje složenih brojeva. Ovo je jedini način za izračunavanje ukupne impedancije paralelnog kruga koji uključuje otpor i reaktanciju.

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