Импеданс - это мера сопротивления переменному току. Единица измерения Ом. Чтобы рассчитать импеданс, вам нужно знать сумму всех сопротивлений, а также импедансы всех катушек индуктивности и конденсаторов, которые будут давать различную величину сопротивления току в зависимости от изменений тока. Вы можете рассчитать импеданс, используя простую математическую формулу.
Резюме формулы
- Импеданс Z = R или XL или XC (если известен только один)
- Импеданс последовательно Z = (R2 + X2) (если известны R и одно из X)
- Импеданс последовательно Z = (R2 + (| XL - ИКСC|)2) (если R, XL, а XC полностью известно)
- Импеданс во всевозможных сетях = R + jX (j - мнимое число (-1))
- Сопротивление R = I / V
- Индуктивное сопротивление XL = 2πƒL = L
- Емкостное реактивное сопротивление XC = 1 / 2πƒL = 1 / L
Шаг
Часть 1 из 2: Расчет сопротивления и реактивного сопротивления
Расчет импеданса Шаг 1 Шаг 1. Определение импеданса
Импеданс обозначается символом Z и измеряется в Ом (Ом). Вы можете измерить сопротивление любой цепи или электрического компонента. Результаты измерений покажут вам, насколько цепь блокирует поток электронов (ток). Есть два различных эффекта, которые замедляют скорость тока, оба из которых влияют на импеданс:
- Сопротивление (R) или сопротивление - это замедление тока, вызванное материалом и формой компонента. Этот эффект наиболее заметен в резисторах, хотя все компоненты должны иметь хоть какое-то сопротивление.
- Реактивное сопротивление (X) - это замедление тока из-за электрических и магнитных полей, которые сопротивляются изменениям тока или напряжения. Этот эффект наиболее существенен для конденсаторов и катушек индуктивности.
Шаг 2 расчета импеданса Шаг 2. Просмотрите сопротивление
Сопротивление - это базовое понятие в области электрических исследований. Вы можете увидеть это в законе Ома: V = I * R. Это уравнение позволяет вам вычислять значения этих переменных, если вы знаете хотя бы две из трех переменных. Например, чтобы рассчитать сопротивление, запишите формулу как R = I / V. Вы также можете легко рассчитать сопротивление с помощью мультиметра.
- В - напряжение, единица измерения - Вольт (В). Эта переменная также называется разностью потенциалов.
- I - ток, единица измерения - Ампер (А).
- R - сопротивление, единица измерения - Ом (Ом).
Шаг 3 расчета импеданса Шаг 3. Определите тип реактивного сопротивления для расчета
Реактивное сопротивление возникает только в цепях переменного тока (AC). Как и сопротивление, реактивное сопротивление измеряется в Ом (Ом). В различных электрических компонентах присутствует два типа реактивного сопротивления:
- Индуктивное сопротивление XL производится индуктором, также известным как катушка или реактор. Эти компоненты создают магнитное поле, которое сопротивляется изменениям направления в цепи переменного тока. Чем быстрее происходит изменение направления, тем больше значение индуктивного сопротивления.
- Емкостное реактивное сопротивление XC генерируется конденсатором, накапливающим электрический заряд. По мере того как ток в цепи переменного тока меняет направление, конденсатор будет постоянно заряжаться и разряжаться. Чем дольше конденсатор должен заряжаться, тем больше конденсатор будет сопротивляться току. Следовательно, чем быстрее происходит изменение направления, тем ниже результирующее значение емкостного реактивного сопротивления.
Шаг 4 расчета импеданса Шаг 4. Рассчитайте индуктивное реактивное сопротивление
Как описано выше, индуктивное реактивное сопротивление будет увеличиваться со скоростью изменения направления тока или частоты цепи. Эта частота обозначается символом и измеряется в герцах (Гц). Полная формула для расчета индуктивного сопротивления: ИксL = 2πƒL, где L - индуктивность в единицах Генри (Гн).
- Индуктивность L зависит от характеристик используемого индуктора, например, количества катушек. Вы также можете напрямую измерить индуктивность.
- Если вы узнаете единичный круг, представьте себе переменный ток, представленный кругом, и один полный оборот на 2π радиан, представляющий один цикл. Когда вы умножаете это на значение в герцах (единицах в секунду), вы получаете результат в радианах в секунду. Это угловая скорость контура, которую можно записать строчными буквами как омега. Вы можете записать формулу индуктивного сопротивления в XL= ωL
Шаг 5 расчета импеданса Шаг 5. Рассчитайте емкостное реактивное сопротивление
Эта формула аналогична формуле для определения индуктивного реактивного сопротивления, но емкостное реактивное сопротивление обратно пропорционально частоте. Емкостное реактивное сопротивление ИксC = 1 / 2πƒC. C - значение емкости конденсатора в фарадах (F).
- Вы можете измерить емкость с помощью мультиметра и некоторых основных расчетов.
- Как объяснялось выше, эту переменную можно записать в 1 / L.
Часть 2 из 2: Расчет полного импеданса
Шаг 6 расчета импеданса Шаг 1. Сложите сопротивления в той же цепи
Общий импеданс легко вычислить, если в цепи несколько резисторов без катушек индуктивности или конденсаторов. Сначала измерьте значение сопротивления каждого резистора (или любого компонента, имеющего сопротивление) или посмотрите на принципиальную схему детали, обозначенные сопротивлением Ом (Ом). Сложите в соответствии с типом цепи между компонентами:
- Резисторы, включенные последовательно (концы которых соединены в однопроводную линию), можно суммировать вместе. Общее сопротивление становится R = R1 + R2 + R3…
- Резисторы, подключенные параллельно (каждый резистор имеет свой провод, но подключен по одной схеме), суммируются в обратном порядке. Общая сумма сопротивления становится R = 1 / р1 + 1 / р2 + 1 / р3 …
Шаг 7 расчета импеданса Шаг 2. Сложите значения реактивного сопротивления в той же цепи
Когда в цепи только катушки индуктивности или только конденсаторы, полное сопротивление равно общему реактивному сопротивлению. Рассчитайте следующим образом:
- Индуктор в серии: Xобщий = XL1 + XL2 + …
- Конденсаторы в серии: Cобщий = XC1 + XC2 + …
- Индуктор в параллельной цепи: Xобщий = 1 / (1 / XL1 + 1 / ХL2 …)
- Конденсатор в параллельной цепи: Cобщий = 1 / (1 / XC1 + 1 / ХC2 …)
Расчет импеданса Шаг 8 Шаг 3. Вычтите индуктивное реактивное сопротивление из емкостного реактивного сопротивления, чтобы получить полное реактивное сопротивление
Поскольку влияние одного реактивного сопротивления увеличивается по мере уменьшения влияния другого реактивного сопротивления, два реактивного сопротивления имеют тенденцию уменьшать влияние друг друга. Чтобы найти общее значение, вычтите большее значение реактивного сопротивления на меньшее значение реактивного сопротивления.
Вы получите тот же результат по формуле Xобщий = | XC - ИКСL|
Шаг 9 расчета импеданса Шаг 4. Рассчитайте импеданс сопротивления и реактивного сопротивления в последовательной цепи
Вы не можете сложить их вместе, потому что эти два значения находятся на разных этапах. То есть их значения меняются со временем как часть цикла переменного тока, но достигают пика в разное время. К счастью, когда все компоненты соединены последовательно (есть только один провод), мы можем использовать простую формулу Z = (R2 + X2).
В вычислениях, лежащих в основе этой формулы, используются "фазоры", хотя они, похоже, также связаны с геометрией. Мы можем представить два компонента R и X как две стороны прямоугольного треугольника с импедансом Z как перпендикулярной стороной
Расчет импеданса Шаг 10 Шаг 5. Рассчитайте импеданс сопротивления и реактивного сопротивления в параллельной цепи
Это распространенный способ расчета импеданса, но он требует понимания комплексных чисел. Это единственный способ рассчитать полное сопротивление параллельной цепи, включая сопротивление и реактивное сопротивление.
- Z = R + jX, с j в качестве мнимой составляющей: (-1). Используйте j вместо i, чтобы избежать путаницы с I, представляющим ток.
- Вы не можете объединить эти два числа. Например, импеданс можно записать как 60 Ом + j120 Ом.
- Если у вас есть две такие схемы в серии, вы можете складывать компоненты действительных чисел и мнимые компоненты по отдельности. Например, если Z1 = 60Ω + j120Ω и подключены последовательно с резистором, имеющим Z2 = 20 Ом, тогда Zобщий = 80 Ом + j120 Ом.
