Как рассчитать импеданс: 10 шагов (с изображениями)

Оглавление:

Как рассчитать импеданс: 10 шагов (с изображениями)
Как рассчитать импеданс: 10 шагов (с изображениями)

Видео: Как рассчитать импеданс: 10 шагов (с изображениями)

Видео: Как рассчитать импеданс: 10 шагов (с изображениями)
Видео: Public talk w/Yelena Khanga | AMC Online 2024, Марш
Anonim

Импеданс - это сопротивление цепи переменному току. Измеряется в омах. Чтобы рассчитать импеданс, вы должны знать значение всех резисторов и импеданс всех катушек индуктивности и конденсаторов, которые предлагают различное сопротивление току в зависимости от того, как ток изменяется по силе, скорости и направлению. Вы можете рассчитать импеданс, используя простую математическую формулу.

Шпаргалка по формуле

  1. Импеданс Z = R или XL или XC (если присутствует только один)
  2. Импеданс только в серии Z = √ (R2 + X2) (если присутствуют как R, так и один тип X)
  3. Импеданс только в серии Z = √ (R2 + (| XL - ИКСC|)2) (если R, XL, а XC все присутствуют)
  4. Импеданс в любой цепи = R + jX (j - мнимое число √ (-1))
  5. Сопротивление R = ΔV / I
  6. Индуктивное сопротивление XL = 2πƒL = ωL
  7. Емкостное реактивное сопротивление XC = 1 / 2πƒC = 1 / ωC

    Шаги

    Часть 1 из 2: Расчет сопротивления и реактивного сопротивления

    Расчет импеданса Шаг 1
    Расчет импеданса Шаг 1

    Шаг 1. Определите импеданс

    Импеданс обозначается символом Z и измеряется в Ом (Ом). Вы можете измерить сопротивление любой электрической цепи или компонента. Результат покажет вам, насколько схема сопротивляется потоку электронов (току). Есть два разных эффекта, замедляющих ток, и оба влияют на импеданс:

    • Сопротивление (R) - это замедление тока из-за влияния материала и формы компонента. Этот эффект сильнее всего у резисторов, но все компоненты имеют хотя бы небольшое сопротивление.
    • Реактивное сопротивление (X) - это замедление тока из-за электрического и магнитного полей, противодействующих изменениям тока или напряжения. Это наиболее важно для конденсаторов и катушек индуктивности.
    Шаг 2 расчета импеданса
    Шаг 2 расчета импеданса

    Шаг 2. Просмотрите сопротивление

    Сопротивление - фундаментальная концепция в изучении электричества. Чаще всего это встречается в законе Ома: ΔV = I * R. Это уравнение позволяет вычислить любое из этих значений, если вы знаете два других. Например, чтобы рассчитать сопротивление, запишите формулу как R = ΔV / I. Вы также можете легко измерить сопротивление с помощью мультиметра.

    • ΔV - напряжение, измеряемое в вольтах (В). Ее еще называют разностью потенциалов.
    • I - ток, измеряемый в амперах (А).
    • R - сопротивление, измеряемое в Ом (Ом).
    Шаг 3 расчета импеданса
    Шаг 3 расчета импеданса

    Шаг 3. Узнайте, какое реактивное сопротивление нужно рассчитать

    Реактивное сопротивление возникает только в цепях переменного тока (переменного тока). Как и сопротивление, оно измеряется в Ом (Ом). Есть два типа реактивного сопротивления, которые возникают в разных электрических компонентах:

    • Индуктивное сопротивление XL производится индукторами, также называемыми катушками или реакторами. Эти компоненты создают магнитное поле, которое противодействует изменениям направления в цепи переменного тока. Чем быстрее меняется направление, тем больше индуктивное сопротивление.
    • Емкостное реактивное сопротивление XC производится конденсаторами, хранящими электрический заряд. Когда ток в цепи переменного тока меняет направление, конденсатор постоянно заряжается и разряжается. Чем дольше конденсатор заряжается, тем сильнее он противодействует току. Из-за этого чем быстрее изменяется направление, тем меньше емкостное реактивное сопротивление.
    Шаг 4 расчета импеданса
    Шаг 4 расчета импеданса

    Шаг 4. Рассчитайте индуктивное сопротивление

    Как описано выше, индуктивное реактивное сопротивление увеличивается со скоростью изменения направления тока или частоты цепи. Эта частота обозначается символом ƒ и измеряется в герцах (Гц). Полная формула для расчета индуктивного сопротивления: ИксL = 2πƒL, где L - индуктивность, измеренная в единицах Генри (Гн).

    • Индуктивность L зависит от характеристик индуктора, таких как количество его катушек. Также можно напрямую измерить индуктивность.
    • Если вы знакомы с единичным кругом, представьте себе переменный ток, представленный этим кругом, с одним полным оборотом на 2π радиан, представляющим один цикл. Если вы умножите это на ƒ, измеренное в герцах (единицах в секунду), вы получите результат в радианах в секунду. Это угловая скорость контура, которую можно записать как омега ω в нижнем регистре. Вы можете увидеть формулу индуктивного сопротивления, записанную как XL= ωL
    Шаг 5 расчета импеданса
    Шаг 5 расчета импеданса

    Шаг 5. Рассчитайте емкостное реактивное сопротивление

    Эта формула аналогична формуле для индуктивного реактивного сопротивления, за исключением того, что емкостное реактивное сопротивление обратно пропорционально частоте. Емкостное реактивное сопротивление ИксC = 1 / 2πƒC. C - емкость конденсатора, измеренная в Фарадах (Ф).

    • Вы можете измерить емкость с помощью мультиметра и некоторых основных расчетов.
    • Как объяснялось выше, это можно записать как 1 / ωC.

    Часть 2 из 2: Расчет полного импеданса

    Шаг 6 расчета импеданса
    Шаг 6 расчета импеданса

    Шаг 1. Добавьте сопротивления в ту же цепь

    Полный импеданс прост, если в схеме есть несколько резисторов, но нет катушек индуктивности или конденсаторов. Сначала измерьте сопротивление на каждом резисторе (или на любом компоненте с сопротивлением) или обратитесь к принципиальной схеме для определения сопротивления в омах (Ом). Скомбинируйте их в зависимости от того, как компоненты связаны:

    • Резисторы, соединенные последовательно (соединенные встык по одному проводу), можно складывать вместе. Общее сопротивление R = R1 + R2 + R3
    • Резисторы, включенные параллельно (каждый на другом проводе, который подключается к той же цепи), добавляются как их обратные. Чтобы найти полное сопротивление R, решите уравнение 1/р = 1 / р1 + 1 / р2 + 1 / р3
    Шаг 7 расчета импеданса
    Шаг 7 расчета импеданса

    Шаг 2. Добавьте аналогичные значения реактивного сопротивления в ту же цепь

    Если в цепи только катушки индуктивности или только конденсаторы, полное сопротивление будет таким же, как и полное реактивное сопротивление. Рассчитайте это следующим образом:

    • Катушки индуктивности в серии: Xобщий = XL1 + XL2 + …
    • Конденсаторы в серии: Cобщий = XC1 + XC2 + …
    • Параллельные индукторы: Xобщий = 1 / (1 / XL1 + 1 / ХL2 …)
    • Конденсаторы параллельно: Cобщий = 1 / (1 / XC1 + 1 / ХC2 …)
    Расчет импеданса Шаг 8
    Расчет импеданса Шаг 8

    Шаг 3. Вычтите индуктивное и емкостное реактивное сопротивление, чтобы получить полное реактивное сопротивление

    Поскольку один из этих эффектов усиливается по мере уменьшения другого, они имеют тенденцию нейтрализовать друг друга. Чтобы найти общий эффект, вычтите меньшее из большего.

    Вы получите тот же результат по формуле Xобщий = | XC - ИКСL|

    Шаг 9 расчета импеданса
    Шаг 9 расчета импеданса

    Шаг 4. Последовательно рассчитайте импеданс по сопротивлению и реактивному сопротивлению

    Вы не можете просто сложить эти два значения, потому что эти два значения «не совпадают по фазе». Это означает, что оба значения изменяются со временем как часть цикла переменного тока, но достигают своих пиков в разное время. К счастью, если все компоненты соединены последовательно (т.е. есть только один провод), мы можем использовать простую формулу Z = √ (R2 + X2).

    Математика, лежащая в основе этой формулы, включает «фазоры», но она может показаться знакомой и по геометрии. Оказывается, мы можем представить два компонента R и X в виде катетов прямоугольного треугольника с импедансом Z в качестве гипотенузы

    Расчет импеданса Шаг 10
    Расчет импеданса Шаг 10

    Шаг 5. Рассчитайте импеданс из параллельного сопротивления и реактивного сопротивления

    На самом деле это общий способ выражения импеданса, но он требует понимания комплексных чисел. Это единственный способ рассчитать полное сопротивление параллельной цепи, которое включает как сопротивление, так и реактивное сопротивление.

    • Z = R + jX, где j - мнимая составляющая: √ (-1). Используйте j вместо i, чтобы не путать с I.
    • Вы не можете объединить два числа. Например, импеданс можно выразить как 60 Ом + j120 Ом.
    • Если у вас есть две цепи, подобные этой, подключенные последовательно, вы можете отдельно сложить реальную и мнимую составляющие. Например, если Z1 = 60Ω + j120Ω и включен последовательно с резистором с Z2 = 20 Ом, тогда Zобщий = 80 Ом + j120 Ом.

    Видео - с помощью этой службы некоторая информация может быть передана YouTube

Рекомендуемые: