Ako vypočítať impedanciu?
Ak chcete vypočítať impedanciu, vypočítajte odpor a reaktanciu obvodu, potom označte odpor ako R a reaktanciu ako X. Vypočítajte R aj X a spojte tieto dva produkty dohromady. Ak chcete získať impedanciu, vezmite odmocninu zo súčtu druhých mocnín R a X. Zobrazte odpoveď v ohmoch. Ak sa chcete dozvedieť, ako vypočítať odpor a reaktanciu, čítajte ďalej!
Ak chcete vypočítať impedanciu, vypočítajte odpor a reaktanciu obvodu, potom označte odpor ako R a reaktanciu ako X. Štvorce R aj X a sčítajte tieto dva produkty dohromady.
Impedancia je opozícia obvodu voči striedavému prúdu. Meria sa v ohmoch. Na výpočet impedancie musíte poznať hodnotu všetkých rezistorov a impedanciu všetkých induktorov a kondenzátorov, ktoré ponúkajú rôzny odpor voči prúdu v závislosti od toho, ako sa prúd mení v sile, rýchlosti a smere. Impedanciu môžete vypočítať pomocou jednoduchého matematického vzorca.
- Impedancia Z = R alebo X L alebo X C (ak je prítomná iba jedna)
- Impedancia iba v sérii Z = √ (R 2 + X 2) (ak sú prítomné oba R a jeden typ X)
- Impedancia iba v sérii Z = √ (R 2 + (| X L - X C |) 2) (ak sú prítomné všetky R, X L a X C)
- Impedancia v akomkoľvek obvode = R + jX (j je imaginárne číslo √ (-1))
- Odpor R = ΔV / I
- Indukčná reaktancia X L = 2πƒL = ωL
- Kapacitná reaktancia X C = 1 / 2πƒC = 1 / ωC
Časť 1 z 2: Výpočet odporu a reaktancie
- 1Definujte impedanciu. Impedancia je reprezentovaná symbolom Z a meraná v ohmoch (Ω). Môžete merať impedanciu akéhokoľvek elektrického obvodu alebo komponentu. Výsledok vám povie, koľko okruh vzdoruje toku z elektrónov (aktuálne). Existujú dva rôzne efekty, ktoré spomaľujú prúd, pričom oba prispievajú k impedancii:
- Odpor (R) je spomalenie prúdu v dôsledku účinkov materiálu a tvaru súčiastky. Tento efekt je u rezistorov najväčší, ale všetky súčiastky majú aspoň malý odpor.
- Reaktancia (X) je spomalenie prúdu v dôsledku pôsobenia elektrických a magnetických polí na zmeny prúdu alebo napätia. Toto je najdôležitejšie pre kondenzátory a induktory.
Ako vypočítam impedanciu, keď nie je daný odpor? - 2Skontrolujte odpor. Odpor je základným pojmom pri štúdiu elektriny. Najčastejšie to uvidíte v Ohmovom zákone: ΔV = I * R. Táto rovnica vám umožní vypočítať ktorúkoľvek z týchto hodnôt, ak poznáte ďalšie dve. Napríklad, pre výpočet odporu, napísať vzorec ako R = Av / I. Odpor môžete tiež ľahko merať pomocou multimetra.
- ΔV je napätie merané vo voltoch (V). Hovorí sa mu aj potenciálny rozdiel.
- I je prúd, meraný v ampéroch (A).
- R je odpor meraný v ohmoch (Ω).
- 3Vedieť, aký typ reaktancie vypočítať. Reaktancia sa vyskytuje iba v striedavých obvodoch (striedavý prúd). Rovnako ako odpor sa meria v ohmoch (Ω). Existujú dva typy reaktancií, ktoré sa vyskytujú v rôznych elektrických komponentoch:
- Indukčnú reaktanciu X L produkujú induktory, nazývané tiež cievky alebo reaktory. Tieto komponenty vytvárajú magnetické pole, ktoré je proti zmenám smeru v obvode striedavého prúdu. Čím rýchlejšie sa smer mení, tým väčšia je indukčná reaktancia.
- Kapacitnú reaktanciu X C produkujú kondenzátory, ktoré uchovávajú elektrický náboj. Keď prúd prúdi v striedavom obvode mení smer, kondenzátor sa opakovane nabíja a vybíja. Čím viac času má kondenzátor na nabitie, tým viac odoláva prúdu. Z tohto dôvodu čím rýchlejšie sa smer mení, tým je kapacitná reaktancia nižšia.
- 4Vypočítajte indukčnú reaktanciu. Ako je popísané vyššie, indukčná reaktancia sa zvyšuje s rýchlosťou zmeny v aktuálnom smere alebo frekvenciou obvodu. Táto frekvencia je reprezentovaná symbolom ƒ a meria sa v Hertzoch (Hz). Celý vzorec na výpočet indukčnej reaktancie je X l = 2πƒl, kde L je indukčnosť meraná v Henries (H).
- Indukčnosť L závisí od charakteristík induktora, napríklad od počtu jeho cievok. Indukčnosť je možné merať aj priamo.
- Ak ste oboznámení s jednotkovým kruhom, predstavte si striedavý prúd reprezentovaný týmto kruhom s jednou plnou rotáciou 2π radiánov predstavujúcich jeden cyklus. Ak to vynásobíte ƒ meranou v Hertzoch (jednotky za sekundu), dostanete výsledok v radiánoch za sekundu. Toto je uhlová rýchlosť obvodu a môže byť zapísaná ako malá omega ω. Vzorec pre indukčnú reaktanciu môžete vidieť zapísaný ako X L = ωL
Ako vypočítam impedanciu, keď poznám odpor, indukčnosť a napätie v obvode? - 5Vypočítajte kapacitnú reaktanciu. Tento vzorec je podobný vzorcu pre indukčnú reaktanciu, ibaže kapacitná reaktancia je nepriamo úmerná frekvencii. Kapacitná reaktancia X c = 1 / 2πƒc. C je kapacita kondenzátora meraná vo Faradoch (F).
- Kapacitu môžete merať pomocou multimetra a niekoľkých základných výpočtov.
- Ako je vysvetlené vyššie, môže to byť zapísané ako 1 / ωC.
Časť 2 z 2: Výpočet celkovej impedancie
- 1Pridajte odpory v rovnakom obvode. Celková impedancia je jednoduchá, ak má obvod niekoľko odporov, ale žiadne induktory alebo kondenzátory. Najprv zmerajte odpor na každom odpore (alebo akejkoľvek súčiastke s odporom) alebo si pozrite schému zapojenia označeného odporu v ohmoch (Ω). Skombinujte ich podľa spôsobu pripojenia komponentov:
- Rezistory v sérii (zapojené jeden po druhom na jeden koniec) je možné navzájom kombinovať. Celkový odpor R = R 1 + R 2 + R 3...
- Rezistory sú zapojené paralelne (každý na inom vodiči, ktorý sa pripája k rovnakému obvodu). Ak chcete nájsť celkový odpor R, vyriešte rovnicu 1 / R = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3...
- 2Pridajte podobné hodnoty reaktancie do rovnakého obvodu. Ak sú v obvode iba induktory alebo iba kondenzátory, celková impedancia je rovnaká ako celková reaktancia. Vypočítajte to nasledovne:
- Induktory v sérii: X celkom = X L1 + X L2 +...
- Kondenzátory v sérii: C celkom = X C1 + X C2 +...
- Paralelné induktory: X celkom = 1/(1/X L1 + 1/X L2...)
- Paralelné kondenzátory: C celkom = 1/(1/X C1 + 1/X C2...)
Ako vypočítam konštanty systému pomocou sériovej impedancie a paralelnej priepustnosti prenosového vedenia? - 3Odčítajte indukčnú a kapacitnú reaktanciu, aby ste získali celkovú reaktanciu. Pretože sa jeden z týchto účinkov zvyšuje s tým, ako druhý klesá, majú tendenciu sa navzájom rušiť. Ak chcete nájsť celkový efekt, odpočítajte menší od väčšieho.
- Rovnaký výsledok získate zo vzorca X celkom = | X C - X L |
- 4Vypočítajte impedanciu z odporu a reaktancie v sérii. Nemôžete len sčítať tieto dve dohromady, pretože tieto dve hodnoty sú „mimo fázy“. To znamená, že obe hodnoty sa v priebehu cyklu striedavého času menia, ale dosahujú svoje vrcholy v rôznych časoch. Našťastie, ak sú všetky súčasti v sérii (tj. Existuje iba jeden drôt), môžeme použiť jednoduchý vzorec Z = √ (r 2 + x 2).
- Matematika za týmto vzorcom zahŕňa „fázory“, ale môže sa to zdať známe aj z geometrie. Ukazuje sa, že dve zložky R a X môžeme reprezentovať ako nohy pravouhlého trojuholníka, pričom impedanciu Z máme ako preponu.
- 5Vypočítajte impedanciu z odporu a reaktancie paralelne. Toto je vlastne všeobecný spôsob vyjadrenia impedancie, ale vyžaduje to pochopenie komplexných čísel. Toto je jediný spôsob, ako paralelne vypočítať celkovú impedanciu obvodu, ktorý zahŕňa odpor aj reaktanciu.
- Z = R + jX, kde j je imaginárna zložka: √ (-1). Použite j namiesto i, aby ste sa vyhli zámene s I za aktuálny.
- Tieto dve čísla nemôžete kombinovať. Impedancia môže byť napríklad vyjadrená ako 60Ω + j120Ω.
- Ak máte dva obvody, ako je tento, v sérii, môžete reálne a imaginárne komponenty sčítať oddelene. Napríklad, ak Z 1 = 60Ω + j120Ω a je v sérii s odporom so Z 2 = 20Ω, potom Z celkom = 80Ω + j120Ω.
- Celková impedancia (odpor a reaktancia) môže byť tiež vyjadrená ako komplex
Prečítajte si tiež: Ako hodnotiť štatistickú významnosť?
Otázky a odpovede
- Ako vyriešim impedanciu kondenzátorom a induktorom paralelne s iným kondenzátorom a odporom?Nemôžem vám dať úplnú odpoveď, kým nebudem poznať nastavený obvod. Je prvý kondenzátor a induktor v sérii navzájom alebo paralelne? Je druhý kondenzátor v sérii s odporom alebo paralelne? V zásade existujú dva rôzne obvody paralelne s každým obvodom, ktorý má 2 súčasti série?
- Ako zistím odpor potrebný pre obvod so 6 voltmi, aby som získal odber energie menší ako jeden zosilňovač?Spomínate, že chcete zosilňovač, ale popíšte to ako výkon. Nie sú rovnakí. Výkon je watt a prúd je ampér. Za predpokladu, že máte na mysli prúd: I = E/R. To znamená, že ampéry = napätie delené odporom. Ak chcete 1 amp pri 6 V, potrebujete 6 ohmový rezistor (1 = 1). Ak chcete menší ako jeden zosilňovač, potom by ste pri rovnakom napätí potrebovali odpor viac ako 6 ohmov.
- Ako zistím napätie generátora?Musíte si zaobstarať elektronický tester. Presne vám povie, koľko voltov energie niečo čerpá.
- Ako vypočítam impedanciu vedenia?Impedancia vedenia je pomerom komplexného sieťového napätia k komplexnému sieťovému prúdu. Môžete to vypočítať podľa nasledujúcej rovnice: Z (z) = V (z)/I (z).
- Čo znamená j vo výpočte impedancie?Písmeno j predstavuje imaginárne číslo √ (-1). Normálne by ste na to použili i, ale pri výpočtoch impedancie sa používa j, aby sa zabránilo zámene s I za prúd.
- Prečo nie je možné pridať impedancie do série na nájdenie celkovej impedancie obvodu?Dôvodom je to, ako kondenzátory a induktory reagujú na meniace sa prúdy alebo napätia v striedavom obvode. Je to trochu spomenuté v časti 1 kroku 3. Kondenzátory sú proti zmenám napätia, takže prúd a napätie sú 90 stupňov mimo fázy s prúdom, ktorý vedie napätie. Induktory sú proti zmenám prúdu, takže sú mimo fázy s napätím a napätie vedie prúd o 90 stupňov. Ak máte záujem dozvedieť sa viac, dajte mi prosím vedieť a pokúsim sa zostaviť článok na túto tému: Výpočet uhlov striedavého prúdu.
- Ako vypočítam impedanciu cievky zapojenej do série s kondenzátorom?Ak má cievka odpor, považujte ju za obvod LCR. Z = [(Xc-XL)^2 + R]^0,5, kde Z je impedancia, Xc je reaktancia kondenzátora, ktorá sa rovná 1/(wC), w je uhlová frekvencia a C je kapacita. XL je reaktancia cievky, ktorá sa rovná wL, L je indukčnosť cievky a R je odpor cievky. V prípade, že cievka nemá odpor, zadajte R = 0.
- Ako vypočítam impedanciu, keď nie je daný odpor?Ak nie je odpor, znamená to R = 0.
- Ako vypočítam impedanciu, keď poznám odpor, indukčnosť a napätie v obvode?Toto je ukázané v kroku 2 časti 4: Z = druhá odmocnina (R^2 + X^2), stačí použiť hodnotu indukčnej reaktancie, pretože kapacitná reaktancia neexistuje.
Nezodpovedané otázky
- Ako vypočítam impedanciu kábla?
- Ako vyriešim impedanciu účinku DCR problému?
- Ako vypočítam konštanty systému pomocou sériovej impedancie a paralelnej priepustnosti prenosového vedenia?
- Ako vypočítam hodnotu impedancie relé SSR a SCR v obvodoch striedavého prúdu?
- Môžem vypočítať pokles napätia v podsieti na základe impedancie vedenia v hlavnej sieti?
Komentáre (18)
- Veľmi nápomocné, veľmi dobré.
- Je to veľmi jednoduché na pochopenie, veľmi mi to pomohlo.
- Ďakujem, tento článok mi skutočne pomohol. Cením si to.
- Tento článok je veľmi pekný.
- Vysvetlenie bolo úžasné, pokračujte v dobrej práci!
- Pripravujem sa na test na extra šunkovú licenciu a tento článok mi pomáha s niektorými otázkami týkajúcimi sa okruhu.
- Už len získať dobrý základ a vysvetlenie vzorcov bol úžasný začiatok. Nanešťastie sa neprebral do paralelných obvodov alebo sériovo-paralelných obvodov.
- Jednoduché a dobre popísané!
- Povedalo mi to, ako je impedancia reprezentovaná písmenom Z.
- Bolo to vynikajúce a zjednodušujúce obnovenie zásad impedancie.
- V skutočnosti mi to dáva úplné pochopenie obvodov RLC. Som veľmi vďačný, ďakujem veľmi pekne.
- Celkom nápomocné a zjednodušené. Vďaka.
- Tento článok mi pomohol zistiť rozdiel medzi odporom, reaktanciou a impedanciou. Mal som problémy s rozlišovaním pojmov. Ďakujem, sprievodca. Teraz môžem bez problémov napísať svoju laboratórnu správu.
- Je to jednoduché a priamočiare. Páči sa mi to!
- Je to vlastne veľmi dobrý postup, ako sa zoznámiť s pojmami fyziky.
- Môžem stavať na tu uvedených koncepciách a dozvedieť sa viac o svojej nadchádzajúcej skúške z inžinierskej fyziky.
- Toto je najužitočnejší článok na pochopenie impedancie pri sériovom výpočte.
- Tento článok je veľmi dobrý. Pomohlo mi to porozumieť striedavému obvodu a jeho výpočtu. Mám veľmi rád sprievodcu.
