Beregn impedans

Impedansen er modstanden af ​​et kredsløb til en ændring i elektrisk strøm (vekselstrøm). Det måles i ohm. For at beregne impedans skal du kende værdien af ​​alle modstande og impedansen af ​​alle spoler og kondensatorer, som modstår strømmen i varierende grad afhængig af hvordan strømmen ændrer sig. Du kan beregne impedans med en simpel matematisk formel.

Formelark

  1. Impedans Z = R eller xleller xC(kun hvis tilstede)
  2. Impedans i serie Z = √(R + X) (hvis både R og en type X er til stede)
  3. Impedans i serie Z = √(R+ (|Xl - xC|)) (hvis R, Xl og XC er alle til stede)
  4. Impedans i hvert kredsløb = R + jX (j er det imaginære tal √(-1))
  5. Modstand R = ΔV / I
  6. Induktiv reaktans Xl = 2πƒL = ωL
  7. Kapacitiv reaktans XC =/ 2πƒC =/ C

Trin

Del 1 af 2: Beregning af modstandsreaktansen

Billede med titlen Beregn impedans Trin 1
1. Definer impedans. Impedans er repræsenteret af symbolet Z og målt i ohm (Ω). Du kan måle impedansen af ​​ethvert elektronisk kredsløb eller komponent. Resultatet angiver, i hvilket omfang kredsløbet yder modstand mod strømmen af ​​elektroner (elektrisk strøm). Der er to forskellige effekter, der bremser strømmen, som begge bidrager til impedansen:
  • Modstand (R) er retardering af strøm på grund af materialets virkninger og komponentens form. Denne effekt er størst i modstande, men alle dele har i det mindste nogen modstand.
  • Reaktans (impedans) (X) er retardering af strøm på grund af elektriske og magnetiske felter, der modarbejder ændringer i strøm eller spænding. Dette er vigtigst for kondensatorer og at skylle.
Billede med titlen Beregn impedans Trin 2
2. Ved hvad modstand er. Modstand er et grundlæggende begreb i studiet af elektricitet. Det finder du oftest hos Ohms lov: ΔV = I * R. Med denne ligning kan du beregne hver af disse værdier, hvis du kender de to andre. For at beregne modstanden skal du for eksempel skrive formlen som R = ΔV/I. Du kan også bruge måle modstand ved hjælp af et multimeter.
  • ΔV er spændingen, målt i volt (V). Det er også kendt som potentialforskellen.
  • I er strømmen, målt i ampere (A).
  • R er modstanden, målt i ohm (Ω).
  • Billede med titlen Beregn impedans Trin 3
    3. Ved hvilken type reaktans der skal beregnes. Reaktans forekommer kun i AC (vekselstrøm) kredsløb. Ligesom modstand måles den i ohm (Ω). Der er to typer reaktans, der forekommer i forskellige elektriske dele:
  • Induktiv reaktans Xl produceres af spoler, også kaldet en induktor eller reaktor. Disse komponenter skaber et magnetfelt, der modvirker retningsændringerne i et AC-kredsløb. Jo hurtigere retningen ændres, jo større er den induktive reaktans.
  • Kapacitiv reaktans XC produceres af kondensatorer, som lagrer en elektrisk ladning. Når strømmens retning i et AC-kredsløb ændres, oplades og aflades kondensatoren gentagne gange. Jo mere tid kondensatoren har til at oplade, jo mere modstår den strømmen. Derfor, jo hurtigere retningen ændres, jo lavere er den kapacitive reaktans.
  • Billede med titlen Beregn impedans Trin 4
    4. Beregn den induktive reaktans. Som beskrevet ovenfor stiger den induktive reaktans med ændringshastigheden i strømmens eller strømmens retning frekvens af banen. Denne frekvens er repræsenteret ved symbolet ƒ og måles i Hertz (Hz). Den fulde formel for beregning af induktiv reaktans er xl = 2πƒL, hvor L de induktans er (induktiv reaktans), målt i Henry (H).
  • Induktansen L afhænger af spolens karakteristika, såsom antallet af vindinger. Det er også muligt at måle induktansen indirekte.
  • Hvis du er bekendt med enhedscirklen, så forestil dig en vekselstrøm inde i denne cirkel, hvor en hel omdrejning af 2π radianer er en cyklus. Hvis du ganger dette med ƒ, målt i Hertz (enheder pr. sekund), får du et resultat i radianer pr. sekund. Dette er Vinkelhastighed af kredsløbet, og kan skrives som små bogstaver omega ω. Du vil støde på formlen for induktiv reaktans skrevet som Xl=ωL
  • Billede med titlen Beregn impedans Trin 5
    5. Beregn den kapacitive reaktans. Denne formel ligner formlen for induktiv reaktans, bortset fra den kapacitive reaktans anden vej rundt er proportional med frekvensen. Kapacitiv reaktans xC =/ 2πƒC. C er kapacitansen (kapacitiv reaktans) af kondensatoren, målt i Farad (F).
  • Du kan måle kapacitansen ved hjælp af et multimeter og nogle simple beregninger.
  • Som forklaret ovenfor kan dette skrives som/ C.
  • Del 2 af 2: Total impedansberegning

    Billede med titlen Beregn impedans Trin 6
    1. Tilføj modstande i samme kredsløb. Total impedans er let at beregne, hvis kredsløbet har flere modstande, men ingen induktorer eller kondensatorer. Mål først modstanden over hver modstand (eller enhver komponent med modstand), eller se på kredsløbet for den mærkede modstand i ohm (Ω). Kombiner disse, efterhånden som delene er forbundet:
    • Modstande i serie (forbundet efter hinanden langs en ledning) kan lægges sammen. Den samlede modstand R = R1 + R2 + R3...
    • Modstande i parallel (hver på en anden ledning forbundet til det samme kredsløb) tilføjes som deres gensidige værdier. For den samlede modstand R løses følgende ligning: /R =/ R1 +/ R2 +/ R3 ...
    Billede med titlen Beregn impedans Trin 7
    2. Tilføj lignende reaktansværdier inden for det samme kredsløb. Hvis der kun er induktorer i kredsløbet eller kun kondensatorer, så er den samlede impedans den samme som den samlede reaktans. Beregn som følger:
  • Spoler i serie: Xi alt = XL1 + xL2 + ...
  • Serie kondensatorer: Ci alt = XC1 + xC2 + ...
  • Spoler parallelt: Xi alt = 1 / (1/XL1 + 1/XL2 ...)
  • Parallelle kondensatorer: Ci alt = 1 / (1/XC1 + 1/XC2 ...)
  • Billede med titlen Beregn impedans Trin 8
    3. Træk induktiv og kapacitiv reaktans fra for den samlede reaktans. Fordi en af ​​disse effekter øges, når den anden aftager, har de en tendens til at ophæve hinanden. For at finde den samlede effekt skal du trække den mindre fra den større.
  • Du får det samme resultat med formlen Xi alt = |XC - xl|
  • Billede med titlen Beregn impedans Trin 9
    4. Beregn impedansen ud fra modstanden og reaktansen i et seriekredsløb. Du kan bare lægge disse sammen, fordi de to værdier "at være ude af fase." Det betyder, at begge værdier ændrer sig over tid som en del af AC-cyklussen, men topper på forskellige tidspunkter. Heldigvis, hvis alle komponenter er forbundet i serie (f. hvis der kun er én ledning), skal du bruge følgende enkle formel: Z = √(R + X).
  • Matematikken bag denne formel involverer brugen af "fasorer", men kan også være kendt fra geometri. Det viser sig, at vi kan repræsentere de to komponenter R og X som benene i en retvinklet trekant, med impedans Z som hypotenusen.
  • Billede med titlen Beregn impedans Trin 10
    5. Beregn impedansen af ​​modstanden og reaktansen i et parallelt kredsløb. Dette er faktisk den generelle måde at udtrykke impedans på, men det kræver en forståelse af komplekse tal. Dette er den eneste måde at beregne den samlede impedans af et parallelkredsløb, som inkluderer både modstand og reaktans.
  • Z = R + jX, hvor j er den imaginære komponent: √(-1). Brug j i stedet for i for at undgå forveksling med stort I for nuværende.
  • Du kan ikke kombinere de to tal. For eksempel kan impedans udtrykkes som 60 + j120 Ω.
  • Hvis du har to af disse kredsløb forbundet i serie, kan du tilføje de rigtige og imaginære komponenter separat. For eksempel er Z1 = 60 Ω + j120 Ω forbundet i serie med en modstand med Z2 = 20 Ω, derefter Zi alt = 80 + j120 Ω.
  • Tips

    • Den samlede impedans (modstand og reaktans) kan også udtrykkes som et komplekst tal

    Оцените, пожалуйста статью