Beregn impedans

Impedansen er motstanden til en krets mot en endring i elektrisk strøm (vekselstrøm). Det måles i ohm. For å beregne impedans må du vite verdien av alle motstander og impedansen til alle spoler og kondensatorer, som motstår strømmen i varierende grad avhengig av hvordan strømmen endres. Du kan beregne impedans med en enkel matematisk formel.

Formelark

  1. Impedans Z = R eller Xleller XC(bare hvis tilstede)
  2. Impedans i serier Z = √(R + X) (hvis både R og en type X er tilstede)
  3. Impedans i serier Z = √(R + (|Xl - XC|)) (hvis R, Xl og XC er alle tilstede)
  4. Impedans i hver krets = R + jX (j er det imaginære tallet √(-1))
  5. Motstand R = ΔV / I
  6. Induktiv reaktans Xl = 2πƒL = ωL
  7. Kapasitiv reaktans XC =/ 2πƒC =/ C

Trinn

Del 1 av 2: Beregning av motstandsreaktansen

Bilde med tittelen Calculate Impedance Step 1
1. Definer impedans. Impedansen er representert av symbolet Z og målt i ohm (Ω). Du kan måle impedansen til enhver elektronisk krets eller komponent. Resultatet indikerer i hvilken grad kretsen gir motstand mot strømmen av elektroner (elektrisk strøm). Det er to forskjellige effekter som bremser strømmen, som begge bidrar til impedansen:
  • Motstand (R) er retardasjon av strøm på grunn av effekten av materialet og formen på komponenten. Denne effekten er størst i motstander, men alle deler har i det minste en viss motstand.
  • Reaktans (impedans) (X) er retardasjon av strøm på grunn av elektriske og magnetiske felt som motsetter seg endringer i strøm eller spenning. Dette er viktigst for kondensatorer og å rense.
Bilde med tittelen Calculate Impedance Step 2
2. Vet hva motstand er. Motstand er et grunnleggende begrep i studiet av elektrisitet. Dette finner du oftest på Ohms lov: ΔV = I * R. Med denne ligningen kan du beregne hver av disse verdiene hvis du kjenner de to andre. For eksempel, for å beregne motstanden, skriv formelen som R = ΔV / I. Du kan også bruke måle motstand ved hjelp av et multimeter.
  • ΔV er spenningen, målt i volt (V). Det er også kjent som potensialforskjellen.
  • I er strømmen, målt i ampere (A).
  • R er motstanden, målt i ohm (Ω).
  • Bilde med tittelen Calculate Impedance Step 3
    3. Vet hvilken type reaktans du skal beregne. Reaktans oppstår kun i AC (vekselstrøm) kretser. Som motstand måles den i ohm (Ω). Det er to typer reaktans som forekommer i forskjellige elektriske deler:
  • Induktiv reaktans Xl produseres av spoler, også kalt en induktor eller reaktor. Disse komponentene skaper et magnetfelt som motvirker retningsendringene i en AC-krets. Jo raskere retningen endres, jo større er den induktive reaktansen.
  • Kapasitiv reaktans XC produseres av kondensatorer, som lagrer en elektrisk ladning. Når retningen til strømmen i en AC-krets endres, lader og utlades kondensatoren gjentatte ganger. Jo mer tid kondensatoren har på å lade, jo mer motstår den strømmen. Derfor, jo raskere retningen endres, jo lavere er den kapasitive reaktansen.
  • Bilde med tittelen Calculate Impedance Step 4
    4. Beregn den induktive reaktansen. Som beskrevet ovenfor øker den induktive reaktansen med endringshastigheten i retningen til strømmen eller strømmen Frekvens av banen. Denne frekvensen er representert med symbolet ƒ, og måles i Hertz (Hz). Den komplette formelen for beregning av induktiv reaktans er Xl = 2πƒL, hvor L de induktans er (induktiv reaktans), målt i Henry (H).
  • Induktansen L avhenger av egenskapene til spolen, for eksempel antall omdreininger. Det er også mulig å måle induktansen indirekte.
  • Hvis du er kjent med enhetssirkelen, se for deg en vekselstrøm inne i denne sirkelen, der en hel omdreining på 2π radianer er en syklus. Hvis du ganger dette med ƒ, målt i Hertz (enheter per sekund), får du et resultat i radianer per sekund. Dette er vinkelhastighet av kretsen, og kan skrives som små bokstaver omega ω. Du vil komme over formelen for induktiv reaktans skrevet som Xl=ωL
  • Bilde med tittelen Calculate Impedance Step 5
    5. Beregn den kapasitive reaktansen. Denne formelen ligner formelen for induktiv reaktans, bortsett fra den kapasitive reaktansen motsatt er proporsjonal med frekvensen. Kapasitiv reaktans XC =/ 2πƒC. C er kapasitansen (kapasitiv reaktans) til kondensatoren, målt i Farad (F).
  • Du kan måle kapasitansen ved hjelp av et multimeter og noen enkle beregninger.
  • Som forklart ovenfor kan dette skrives som/ C.
  • Del 2 av 2: Total impedansberegning

    Bilde med tittelen Calculate Impedance Step 6
    1. Legg til motstander i samme krets. Total impedans er lett å beregne hvis kretsen har flere motstander, men ingen induktorer eller kondensatorer. Først, mål motstanden over hver motstand (eller en hvilken som helst komponent med motstand), eller se på kretsen for den merkede motstanden i ohm (Ω). Kombiner disse etter hvert som delene kobles sammen:
    • Motstander i serie (koblet etter hverandre langs en ledning) kan legges sammen. Den totale motstanden R = R1 + R2 + R3...
    • Motstander i parallell (hver på en annen ledning koblet til samme krets) legges til som deres gjensidige verdier. For den totale motstanden R, løs følgende ligning: /R =/ R1 +/ R2 +/ R3 ...
    Bilde med tittelen Calculate Impedance Step 7
    2. Legg sammen lignende reaktansverdier innenfor samme krets. Hvis det bare er induktorer i kretsen eller kun kondensatorer, er den totale impedansen den samme som den totale reaktansen. Beregn som følger:
  • Spoler i serie: XTotal = XL1 + XL2 + ...
  • Seriekondensatorer: CTotal = XC1 + XC2 + ...
  • Spoler i parallell: XTotal = 1 / (1/XL1 + 1/XL2 ...)
  • Parallelle kondensatorer: CTotal = 1 / (1/XC1 + 1/XC2 ...)
  • Bilde med tittelen Calculate Impedance Step 8
    3. Trekk fra induktiv og kapasitiv reaktans for den totale reaktansen. Fordi en av disse effektene øker når den andre avtar, har de en tendens til å oppheve hverandre. For å finne den totale effekten trekker du den minste fra den større.
  • Du får samme resultat med formelen XTotal = |XC - Xl|
  • Bilde med tittelen Calculate Impedance Step 9
    4. Beregn impedansen fra motstanden og reaktansen i en seriekrets. Du kan bare legge disse sammen, fordi de to verdiene "være ute av fase." Dette betyr at begge verdiene endres over tid som en del av AC-syklusen, men topper på forskjellige tidspunkter. Heldigvis, hvis alle komponentene er koblet i serie (f. hvis det bare er en ledning), bruk følgende enkle formel: Z = √(R + X).
  • Matematikken bak denne formelen innebærer bruk av "fasorer", men kan også være kjent fra geometri. Det viser seg at vi kan representere de to komponentene R og X som bena i en rettvinklet trekant, med impedans Z som hypotenusen.
  • Bilde med tittelen Calculate Impedance Step 10
    5. Beregn impedansen til motstanden og reaktansen i en parallellkrets. Dette er faktisk den generelle måten å uttrykke impedans på, men det krever en forståelse av komplekse tall. Dette er den eneste måten å beregne den totale impedansen til en parallellkrets, som inkluderer både motstand og reaktans.
  • Z = R + jX, hvor j er den imaginære komponenten: √(-1). Bruk j i stedet for i for å unngå forveksling med stor I for gjeldende.
  • Du kan ikke kombinere de to tallene. For eksempel kan impedans uttrykkes som 60 + j120 Ω.
  • Hvis du har to av disse kretsene koblet i serie, kan du legge til de virkelige og imaginære komponentene separat. For eksempel er Z1 = 60 Ω + j120 Ω koblet i serie med en motstand med Z2 = 20 Ω, deretter ZTotal = 80 + j120 Ω.
  • Tips

    • Den totale impedansen (motstand og reaktans) kan også uttrykkes som et komplekst tall

    Оцените, пожалуйста статью