Impedanssi on piirin vastakohta vaihtovirralle. Se mitataan ohmeina. Impedanssin laskemiseksi sinun on tiedettävä kaikkien vastusten arvo ja kaikkien induktorien ja kondensaattoreiden impedanssi, jotka tarjoavat vaihtelevan määrän vastustusta virralle sen mukaan, kuinka virta muuttuu voimakkuudessa, nopeudessa ja suunnassa. Voit laskea impedanssin yksinkertaisella matemaattisella kaavalla.
Kaavan Cheatsheet
- Impedanssi Z = R tai XL tai XC (jos vain yksi on läsnä)
- Impedanssi vain sarjassa Z = √ (R2 + X2) (jos sekä R että yksi X -tyyppi ovat läsnä)
- Impedanssi vain sarjassa Z = √ (R2 + (| XL - XC|)2) (jos R, XLja XC ovat kaikki läsnä)
- Impedanssi missä tahansa piirissä = R + jX (j on kuvitteellinen luku √ (-1))
- Vastus R = ΔV / I
- Induktiivinen reaktanssi XL = 2πƒL = ωL
- Kapasitiivinen reaktanssi XC = 1 / 2πƒC = 1 / ωC
Askeleet
Osa 1/2: Resistanssin ja reaktiivisuuden laskeminen
Vaihe 1. Määritä impedanssi
Impedanssi esitetään symbolilla Z ja mitataan ohmeina (Ω). Voit mitata minkä tahansa sähköpiirin tai komponentin impedanssin. Tulos kertoo kuinka paljon piiri vastustaa elektronien virtausta (virtaa). Virtaa hidastaa kaksi eri vaikutusta, jotka molemmat vaikuttavat impedanssiin:
- Vastus (R) on virran hidastuminen, joka johtuu komponentin materiaalista ja muodosta. Tämä vaikutus on suurin vastuksissa, mutta kaikilla komponenteilla on vähintään pieni vastus.
- Reaktiivisuus (X) on virran hidastuminen sähkö- ja magneettikenttien vuoksi, jotka vastakkain virran tai jännitteen muutoksia. Tämä on merkittävintä kondensaattoreille ja induktorille.
Vaihe 2. Tarkista vastus
Vastus on peruskäsite sähkön tutkimuksessa. Näet sen useimmiten Ohmin laissa: ΔV = I * R. Tämän yhtälön avulla voit laskea minkä tahansa näistä arvoista, jos tiedät kaksi muuta. Jos esimerkiksi haluat laskea vastuksen, kirjoita kaava muodossa R = ΔV / I. Voit myös mitata vastusta helposti yleismittarilla.
- ΔV on jännite, mitattuna voltteina (V). Sitä kutsutaan myös potentiaalieroksi.
- I on virta, mitattuna ampeereina (A).
- R on vastus mitattuna ohmeina (Ω).
Vaihe 3. Tiedä minkä tyyppinen reaktanssi lasketaan
Reaktio tapahtuu vain vaihtovirtapiireissä (vaihtovirta). Kuten vastus, se mitataan ohmeina (Ω). Eri sähkökomponenteissa esiintyy kahdenlaisia reaktansseja:
- Induktiivinen reaktanssi XL tuotetaan induktorilla, jota kutsutaan myös kelaksi tai reaktoriksi. Nämä komponentit luovat magneettikentän, joka vastustaa vaihtovirtapiirin suunnanmuutoksia. Mitä nopeammin suunta muuttuu, sitä suurempi on induktiivinen reaktanssi.
- Kapasitiivinen reaktanssi XC tuottaa kondensaattorit, jotka varastoivat sähkövarauksen. Kun virta kulkee vaihtovirtapiirissä, suunta muuttuu, kondensaattori latautuu ja purkautuu toistuvasti. Mitä enemmän kondensaattorin on ladattava, sitä enemmän se vastustaa virtaa. Tästä syystä mitä nopeammin suunta muuttuu, sitä pienempi kapasitiivinen reaktanssi.
Vaihe 4. Laske induktiivinen reaktanssi
Kuten edellä on kuvattu, induktiivinen reaktanssi kasvaa virran suunnan muutosnopeuden tai piirin taajuuden myötä. Tätä taajuutta edustaa symboli ƒ ja se mitataan hertseinä (Hz). Täydellinen kaava induktiivisen reaktanssin laskemiseksi on XL = 2πƒL, jossa L on induktanssi mitattuna Henriesissä (H).
- Induktanssi L riippuu induktorin ominaisuuksista, kuten sen käämien lukumäärästä. Induktanssi on myös mahdollista mitata suoraan.
- Jos tunnet yksikköympyrän, kuvaa AC -virtaa, joka esitetään tällä ympyrällä, ja yksi 2π radiaanin täysi kierros edustaa yhtä sykliä. Jos kerrot tämän hertseinä mitatulla ƒ: lla (yksikköä sekunnissa), saat tuloksen radiaaneina sekunnissa. Tämä on piirin kulmanopeus, ja se voidaan kirjoittaa pieninä kirjaimina omega ω. Saatat nähdä kaavan induktiiviselle reaktanssille, joka on kirjoitettu X: näL= ωL
Vaihe 5. Laske kapasitiivinen reaktanssi
Tämä kaava on samanlainen kuin induktiivisen reaktanssin kaava, paitsi että kapasitiivinen reaktanssi on kääntäen verrannollinen taajuuteen. Kapasitiivinen reaktanssi XC = 1 / 2πƒC. C on kondensaattorin kapasitanssi mitattuna Faradissa (F).
- Voit mitata kapasitanssin yleismittarilla ja joillakin peruslaskelmilla.
- Kuten edellä selitettiin, tämä voidaan kirjoittaa muodossa 1 / ωC.
Osa 2/2: Kokonaisimpedanssin laskeminen
Vaihe 1. Lisää vastuksia samaan piiriin
Kokonaisimpedanssi on yksinkertainen, jos piirissä on useita vastuksia, mutta ei induktoreita tai kondensaattoreita. Mittaa ensin kunkin vastuksen (tai minkä tahansa vastuksen omaavan komponentin) vastus tai katso piirroskaaviosta merkitty vastus ohmeina (Ω). Yhdistä nämä sen mukaan, miten komponentit on kytketty:
- Sarjassa olevat vastukset (kytketty päästä päähän yhtä johtoa pitkin) voidaan lisätä yhteen. Kokonaisvastus R = R1 + R2 + R3…
- Rinnakkaiset vastukset (kukin eri johdolla, joka yhdistää samaan piiriin) lisätään niiden vastineiksi. Jos haluat löytää kokonaisresistanssin R, ratkaise yhtälö 1/R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 …
Vaihe 2. Lisää samanlaisia reaktanssiarvoja samaan piiriin
Jos piirissä on vain induktorit tai vain kondensaattorit, kokonaisimpedanssi on sama kuin kokonaisreaktanssi. Laske se seuraavasti:
- Induktorit sarjassa: Xkaikki yhteensä = XL1 + XL2 + …
- Kondensaattorit sarjassa: Ckaikki yhteensä = XC1 + XC2 + …
- Induktorit rinnakkain: Xkaikki yhteensä = 1 / (1 / XL1 + 1/XL2 …)
- Kondensaattorit rinnakkain: Ckaikki yhteensä = 1 / (1 / XC1 + 1/XC2 …)
Vaihe 3. Vähennä induktiivinen ja kapasitiivinen reaktanssi kokonaisreaktanssin saamiseksi
Koska yksi näistä vaikutuksista lisääntyy toisen vähentyessä, niillä on taipumus kumota toisiaan. Jos haluat löytää kokonaistehosteen, vähennä pienempi suurempi.
Saat saman tuloksen kaavasta Xkaikki yhteensä = | XC - XL|
Vaihe 4. Laske impedanssi sarjasta resistanssin ja reaktanssin perusteella
Et voi vain lisätä näitä kahta yhteen, koska nämä kaksi arvoa ovat "vaiheen ulkopuolella". Tämä tarkoittaa, että molemmat arvot muuttuvat ajan myötä osana AC -sykliä, mutta saavuttavat huippunsa eri aikoina. Onneksi, jos kaikki komponentit ovat sarjassa (eli on vain yksi johto), voimme käyttää yksinkertaista kaavaa Z = √ (R2 + X2).
Tämän kaavan taustalla olevaan matematiikkaan liittyy "fazereita", mutta se saattaa tuntua tutulta myös geometriasta. Osoittautuu, että voimme esittää kaksi komponenttia R ja X suorakulmaisen kolmion jaloina, impedanssi Z hypotenuusana
Vaihe 5. Laske impedanssi resistanssista ja reaktanssista rinnakkain
Tämä on itse asiassa yleinen tapa ilmaista impedanssi, mutta se edellyttää monimutkaisten lukujen ymmärtämistä. Tämä on ainoa tapa laskea rinnakkaisen piirin kokonaisimpedanssi, joka sisältää sekä vastuksen että reaktanssin.
- Z = R + jX, jossa j on kuvitteellinen komponentti: √ (-1). Käytä j: tä i: n sijaan välttääksesi sekaannuksen virran I kanssa.
- Et voi yhdistää kahta numeroa. Esimerkiksi impedanssi voidaan ilmaista muodossa 60Ω + j120Ω.
- Jos sinulla on kaksi tämän kaltaista piiriä sarjassa, voit lisätä todelliset ja kuvitteelliset komponentit erikseen. Jos esimerkiksi Z1 = 60Ω + j120Ω ja on sarjassa Z -vastuksen kanssa2 = 20Ω, sitten Zkaikki yhteensä = 80Ω + j120Ω.
Video - Käyttämällä tätä palvelua joitakin tietoja voidaan jakaa YouTuben kanssa