Impedantsi arvutamine: 10 sammu (piltidega)

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-19 22:12

Takistus on vahelduvvoolu takistuse näitaja. Seade on oomi. Takistuse arvutamiseks peate teadma kõigi takistuste summat, samuti kõigi induktiivpoolide ja kondensaatorite takistusi, mis sõltuvalt voolu muutustest annavad voolule erineva takistuse. Impedantsi saate arvutada lihtsa matemaatilise valemi abil.

Valemi kokkuvõte

1. Takistus Z = R või X_L või X_C (kui on teada ainult üks)
2. Takistus sarjades Z = (R² + X²) (kui R ja üks X -st on teada)
3. Takistus sarjades Z = (R² + (| X_L - X_C|)²) (kui R, X_Lja X_C täielikult teada)
4. Takistus igasugustes võrkudes = R + jX (j on kujuteldav arv (-1))
5. Takistus R = I / V
6. Induktiivne reaktsioonivõime X_L = 2πƒL = L
7. Mahtuvuslik reaktsioonivõime X_C = ¹ / _2πƒL = ¹ / _L

   Samm

   Osa 1: Resistentsuse ja reaktsioonivõime arvutamine

   

   Samm 1. Impedantsi määratlus

   Takistust tähistatakse sümboliga Z ja sellel on oomi ühikud (Ω). Saate mõõta mis tahes vooluahela või elektrilise komponendi takistust. Mõõtmistulemused näitavad teile, kui palju ahel blokeerib elektronide voolu (voolu). On kaks erinevat mõju, mis aeglustavad voolukiirust, mõlemad aitavad kaasa impedantsile:

   • Takistus (R) või takistus on voolu aeglustumine, mis on põhjustatud komponendi materjalist ja kujust. See efekt on suurim takistitel, kuigi kõigil komponentidel peab olema vähemalt teatud takistus.
   • Reaktsioonivõime (X) on voolu aeglustumine elektriliste ja magnetväljade tõttu, mis takistavad voolu või pinge muutusi. See mõju on kõige olulisem kondensaatorite ja induktiivpoolide puhul.

   

   Samm 2. Vaadake vastupanu üle

   Vastupanu on elektriõppe valdkonna põhimõiste. Seda näete Ohmi seaduses: V = I * R. See võrrand võimaldab teil arvutada nende muutujate väärtused seni, kuni teate vähemalt kahte kolmest muutujast. Näiteks takistuse arvutamiseks kirjutage valem järgmiselt R = I / V. Vastupanu saate hõlpsalt arvutada ka multimeetriga.

   • V on pinge, ühik on volt (V). Seda muutujat nimetatakse ka potentsiaalseks erinevuseks.
   • I on vool, ühik on amprit (A).
   • R on takistus, ühik on oom (Ω).

   

   Samm 3. Arvutage välja reaktiivi tüüp, mida arvutada

   Reaktsioon toimub ainult vahelduvvoolu (AC) ahelates. Nagu takistus, on ka reaktsioonivõimsusel oomi (Ω) ühikuid. Erinevates elektrilistes komponentides on kahte tüüpi reaktsioonivõimet:

   • Induktiivne reaktsioonivõime X_L toodetud induktiivpooli, tuntud ka kui mähis või reaktor. Need komponendid tekitavad magnetvälja, mis peab vastu vahelduvvooluahela suunamuutustele. Mida kiiremini suund muutub, seda suurem on induktiivreaktsiooni väärtus.
   • Mahtuvuslik reaktsioonivõime X_C tekitab kondensaator, mis salvestab elektrilaengu. Kuna vahelduvvooluahelas olev vool muudab suunda, laeb ja tühjeneb kondensaator korduvalt. Mida kauem kondensaator peab laadima, seda rohkem peab kondensaator voolule vastu. Seega, mida kiiremini suund muutub, seda väiksem on sellest tulenev mahtuvuslik reaktsiooniväärtus.

   

   Samm 4. Arvutage induktiivne reaktsioonivõime

   Nagu eespool kirjeldatud, suureneb induktiivne reaktants voolusuuna või ahela sageduse muutumise kiirusega. Seda sagedust tähistatakse sümboliga ja sellel on herts (Hz). Täielik valem induktiivse reaktantsi arvutamiseks on X_L = 2πƒL, kus L on induktiivsus Henry ühikutega (H).

   • Induktiivsus L sõltub kasutatava induktiivpooli omadustest, näiteks mähiste arvust. Samuti saate induktiivsust otse mõõta.
   • Kui tunnete ühiku ringi ära, kujutage ette ringjoonega vahelduvvoolu ja ühte tsüklit tähistavat 2π radiaani täielikku pöörlemist. Kui korrutada see hertsides (ühikud sekundis), saate tulemuse radiaanides sekundis. See on ahela nurkkiirus ja seda saab kirjutada väiketähtedega oomega. Induktiivse reaktantsi valemi saate kirjutada X -sse_L= ωL

   

   Samm 5. Arvutage mahtuvuslik reaktsioonivõime

   See valem sarnaneb valemiga induktiivse reaktantsi leidmiseks, kuid mahtuvuslik reaktsioonivõime on pöördvõrdeline sagedusega. Mahtuvuslik reaktsioonivõime X_C = ¹ / _2πƒC. C on kondensaatori mahtuvuse väärtus Faradides (F).

   • Mahtuvust saate mõõta multimeetri ja mõnede põhiarvutuste abil.
   • Nagu eespool selgitatud, saab selle muutuja sisse kirjutada ¹ / _L.

   Osa 2: Kogutakistuse arvutamine

   

   Samm 1. Lisage sama vooluahela takistused

   Kogutakistust on lihtne arvutada, kui vooluahelal on mitu takistit ilma induktiivpoolide või kondensaatoriteta. Esiteks mõõtke iga takisti (või mis tahes komponendi, millel on takistus) takistusväärtus või otsige vooluahelalt osi, mis on tähistatud takistusega oomidega (Ω). Lisage vastavalt komponentide vahelise vooluahela tüübile:

   • Jadaahelas ühendatud takistid (mille otsad on ühendatud ühe juhtmega) saab kokku liita. Kogutakistus muutub R = R₁ + R₂ + R₃…
   • Paralleelselt ühendatud takistid (igal takistil on erinev traat, kuid ühendatud samasse ahelasse) liidetakse vastupidi. Vastupanu kogusumma muutub R = ¹ / _{R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}

   

   Samm 2. Lisage sama vooluahela reaktsioonivõime väärtused

   Kui ahelas on ainult induktiivpoolid või ainult kondensaatorid, on kogutakistus võrdne kogu reaktsioonivõimega. Arvutage järgmiselt.

   • Induktor järjestikku: X_kokku = X_L1 + X_L2 + …
   • Kondensaatorid järjestikku: C_kokku = X_C1 + X_C2 + …
   • Induktor paralleelses ahelas: X_kokku = 1 / (1 / X_L1 + 1/X_L2 …)
   • Kondensaator paralleelses ahelas: C_kokku = 1 / (1 / X_C1 + 1/X_C2 …)

   

   Etapp 3. Kogu reaktsioonivõime saamiseks lahutage induktiivne reaktsioonivõime mahtuvuslikust reaktantsist

   Kuna ühe reaktsioonivõime mõju suureneb, kui teise reaktsioonivõime mõju väheneb, kipuvad need kaks reaktsiooni vähendama üksteise mõju. Koguväärtuse leidmiseks lahutage suurem reaktsioonivõime väärtus väiksema reaktsioonivõime väärtusega.

   Sama tulemuse saate valemist X_kokku = | X_C - X_L|

   

   Samm 4. Arvutage takistustakistus ja reaktsioonivõime jadaahelas

   Te ei saa neid kokku liita, kuna need kaks väärtust on erinevates etappides. See tähendab, et nende väärtused muutuvad aja jooksul vahelduvvoolutsükli osana, kuid saavutavad haripunkti erinevatel aegadel. Õnneks, kui kõik komponendid on jadas (on ainult üks juhe), saame kasutada lihtsat valemit Z = (R² + X²).

   Selle valemi arvutused hõlmavad "faase", kuigi need tunduvad olevat seotud ka geomeetriaga. Võime kujutada kahte komponenti R ja X täisnurkse kolmnurga kahe küljena, takistusega Z risti

   

   Samm 5. Arvutage takistuse ja reaktantsi takistus paralleelringis

   See on tavaline impedantsi arvutamise viis, kuid nõuab keerukate arvude mõistmist. See on ainus viis takistuse ja reaktsioonivõimega paralleelse ahela kogutakistuse arvutamiseks.

   • Z = R + jX, j kujuteldavaks komponendiks: (-1). Kasutage i asemel i, et vältida segiajamist vooluga I.
   • Neid kahte numbrit ei saa kombineerida. Näiteks võib impedantsi kirjutada kui 60Ω + j120Ω.
   • Kui teil on järjestikku kaks sellist vooluahelat, saate reaalarvude ja kujuteldavate komponentide komponendid eraldi lisada. Näiteks kui Z₁ = 60Ω + j120Ω ja ühendatud järjestikku takistiga, millel on Z₂ = 20Ω, siis Z_kokku = 80Ω + j120Ω.