Impedance je měřítkem odporu vůči střídavému proudu. Jednotka je ohmů. Chcete -li vypočítat impedanci, potřebujete znát součet všech odporů a také impedancí všech induktorů a kondenzátorů, které budou dávat různý odpor proudu v závislosti na změnách proudu. Impedanci můžete vypočítat pomocí jednoduchého matematického vzorce.
Shrnutí vzorce
- Impedance Z = R nebo XL nebo XC (pokud je znám jen jeden)
- Impedance v sériích Z = (R.2 + X2) (pokud jsou známy R a jeden z X)
- Impedance v sériích Z = (R.2 + (| XL - XC|)2) (pokud R, XLa XC plně známý)
- Impedance ve všech typech sítí = R + jX (j je imaginární číslo (-1))
- Odpor R = I / V
- Indukční reaktance XL = 2πƒL = L
- Kapacitní reaktance XC = 1 / 2πƒL = 1 / L
Krok
Část 1 ze 2: Výpočet odporu a reaktance
Vypočítejte impedanci Krok 1 Krok 1. Definice impedance
Impedance je označena symbolem Z a má jednotky ohmů (Ω). Můžete měřit impedanci jakéhokoli obvodu nebo elektrické součásti. Výsledky měření vám řeknou, jak moc obvod blokuje tok elektronů (proud). Existují dva odlišné efekty, které zpomalují rychlost proudu, přičemž oba přispívají k impedanci:
- Odpor (R) nebo odpor je zpomalení proudu způsobené materiálem a tvarem součásti. Tento efekt je největší u rezistorů, i když všechny součásti musí mít alespoň nějaký odpor.
- Reaktance (X) je zpomalení proudu v důsledku elektrických a magnetických polí, která odolávají změnám proudu nebo napětí. Tento efekt je nejvýznamnější u kondenzátorů a induktorů.
Výpočet impedance Krok 2 Krok 2. Zkontrolujte odpor
Odpor je základní koncept v oboru elektrotechniky. Můžete to vidět na Ohmově zákoně: V = I * R. Tato rovnice vám umožňuje vypočítat hodnoty těchto proměnných, pokud znáte alespoň dvě ze tří proměnných. Chcete -li například vypočítat odpor, napište vzorec jako R = I / V. Odpor můžete také snadno vypočítat pomocí multimetru.
- V je napětí, jednotka je Volty (V). Tato proměnná je také označována jako potenciální rozdíl.
- I je proud, jednotka je Ampér (A).
- R je odpor, jednotka je Ohm (Ω).
Vypočtěte impedanci Krok 3 Krok 3. Zjistěte typ reaktance, kterou chcete vypočítat
Reaktance se vyskytuje pouze v obvodech střídavého proudu (AC). Stejně jako odpor má reaktance jednotky Ohmů (Ω). V různých elektrických součástech jsou přítomny dva typy reaktancí:
- Indukční reaktance XL vyrábí induktor, známý také jako cívka nebo reaktor. Tyto součásti vytvářejí magnetické pole, které odolává změnám směru v obvodu střídavého proudu. Čím rychleji dochází ke změně směru, tím větší je hodnota indukční reaktance.
- Kapacitní reaktance XC generovaný kondenzátorem, který uchovává elektrický náboj. Jak tok proudu v obvodu střídavého proudu mění směr, kondenzátor se bude opakovaně nabíjet a vybíjet. Čím déle se musí kondenzátor nabíjet, tím více bude kondenzátor odolávat proudu. Čím rychleji tedy dochází ke změně směru, tím nižší je výsledná hodnota kapacitní reaktance.
Vypočtěte impedanci Krok 4 Krok 4. Vypočítejte indukční reaktanci
Jak je popsáno výše, indukční reaktance se bude zvyšovat s rychlostí změny směru proudu nebo frekvence obvodu. Tato frekvence je označena symbolem a má jednotky Hertzů (Hz). Úplný vzorec pro výpočet indukční reaktance je XL = 2πƒL, kde L je indukčnost s jednotkami Henryho (H).
- Indukčnost L závisí na vlastnostech použitého induktoru, například na počtu cívek. Indukčnost můžete také měřit přímo.
- Poznáte -li jednotkovou kružnici, představte si střídavý proud představovaný kružnicí a jedno úplné otočení 2π radiánů představujících jeden cyklus. Když toto vynásobíte, což je v Hertzech (jednotky za sekundu), získáte výsledek v radiánech za sekundu. Toto je úhlová rychlost obvodu a lze ji zapsat malými písmeny jako omega. Vzorec pro indukční reaktanci můžete napsat do XL= ωL
Vypočítejte impedanci Krok 5 Krok 5. Vypočítejte kapacitní reaktanci
Tento vzorec je podobný vzorci pro hledání indukční reaktance, ale kapacitní reaktance je nepřímo úměrná frekvenci. Kapacitní reaktance XC = 1 / 2πƒC. C je hodnota kapacity kondenzátoru ve Faradech (F).
- Kapacitu můžete měřit pomocí multimetru a některých základních výpočtů.
- Jak bylo vysvětleno výše, tuto proměnnou lze zapsat 1 / L.
Část 2 ze 2: Výpočet celkové impedance
Vypočítejte impedanci, krok 6 Krok 1. Sečtěte odpory ve stejném obvodu
Celková impedance se snadno vypočítá, když má obvod několik odporů bez induktorů nebo kondenzátorů. Nejprve změřte hodnotu odporu každého rezistoru (nebo jakékoli součásti, která má odpor), nebo se podívejte do schématu zapojení na části označené odporovými ohmy (Ω). Sečtěte podle typu obvodu mezi součástmi:
- Rezistory zapojené do sériového obvodu (jejichž konce jsou spojeny v jednom vodičovém vedení) lze sčítat dohromady. Celkový odpor se stane R = R1 + R.2 + R.3…
- Rezistory zapojené paralelně (každý odpor má jiný vodič, ale připojené ve stejném obvodu) se sčítají obráceně. Celkové množství odporu se stane R = 1 / R.1 + 1 / R.2 + 1 / R.3 …
Výpočet impedance Krok 7 Krok 2. Sečtěte hodnoty reaktance ve stejném obvodu
Pokud jsou v obvodu pouze induktory nebo pouze kondenzátory, celková impedance se rovná celkové reaktanci. Vypočítejte následovně:
- Induktor v sérii: Xcelkový = XL1 + XL2 + …
- Kondenzátory v sérii: C.celkový = XC1 + XC2 + …
- Induktor v paralelním obvodu: Xcelkový = 1 / (1 / XL1 + 1/XL2 …)
- Kondenzátor v paralelním obvodu: Ccelkový = 1 / (1 / XC1 + 1/XC2 …)
Výpočet impedance Krok 8 Krok 3. Odečtěte indukční reaktanci od kapacitní reaktance, abyste získali celkovou reaktanci
Vzhledem k tomu, že účinek jedné reaktance se zvyšuje, zatímco účinek druhé reaktance klesá, obě reaktance mají tendenci navzájem snižovat účinek. Chcete -li zjistit celkovou hodnotu, odečtěte větší hodnotu reaktance od menší hodnoty reaktance.
Stejný výsledek získáte ze vzorce Xcelkový = | XC - XL|
Vypočítejte impedanci, krok 9 Krok 4. Vypočítejte impedanci odporu a reaktance v sériovém obvodu
Nelze je sčítat, protože tyto dvě hodnoty jsou v různých fázích. To znamená, že jejich hodnoty se v průběhu cyklu střídají v čase, ale vrcholí v různých časech. Naštěstí, když jsou všechny součásti v sérii (existuje pouze jeden vodič), můžeme použít jednoduchý vzorec Z = (R.2 + X2).
Výpočty za tímto vzorcem zahrnují „fázory“, ačkoli se také zdají být v souvislosti s geometrií. Můžeme reprezentovat dvě složky R a X jako dvě strany pravoúhlého trojúhelníku, s impedancí Z jako kolmou stranou
Vypočítejte impedanci, krok 10 Krok 5. Vypočítejte impedanci odporu a reaktance v paralelním obvodu
Toto je běžný způsob výpočtu impedance, ale vyžaduje pochopení komplexních čísel. Toto je jediný způsob, jak vypočítat celkovou impedanci paralelního obvodu zahrnujícího odpor a reaktanci.
- Z = R + jX, s j jako imaginární složkou: (-1). Použijte j místo i, aby nedošlo k záměně s I představující proud.
- Tato dvě čísla nelze kombinovat. Například impedanci lze zapsat jako 60Ω + j120Ω.
- Pokud máte dva takové obvody v sérii, můžete přidat součásti reálných čísel a imaginární složky samostatně. Například pokud Z1 = 60Ω + j120Ω a zapojeny do série s odporem se Z2 = 20Ω, pak Zcelkový = 80Ω + j120Ω.
