Hoe de impedantie te vinden?

Video: Demonstratie: Wandcontactdoos van de elektrische installatie

Inhoud

Formule
Stappen
Deel 1 van 2: Actieve en reactieve impedanties berekenen
Deel 2 van 2: Impedantie berekenen
Tips

Impedantie of impedantie verwijst naar de weerstand van een circuit tegen een elektrische wisselstroom. Deze waarde wordt gemeten in ohm. Om de totale weerstand van een circuit te berekenen, is het noodzakelijk om de waarden van alle actieve weerstanden (weerstanden) en de impedantie van alle inductoren en condensatoren in dit circuit te kennen, en hun waarden veranderen afhankelijk van hoe de stroom passeert door het circuit verandert. Impedantie kan worden berekend met behulp van een eenvoudige formule.

Formule

Impedantie Z = R of x_Lof x_C (als één ding aanwezig is)
Totale weerstand (seriële verbinding) Z = √ (R + X) (als R en één type X aanwezig zijn)
Totale weerstand (seriële verbinding) Z = √ (R + (| X_L - X_C|)) (als R, X_L, X_C)
Totale weerstand (elke verbinding) = R + jX (j is het denkbeeldige getal √ (-1))
Weerstand R = I / ΔV
Inductieve weerstand X_L = 2πƒL = ωL
Capacitieve weerstand X_C = / _2πƒL = / _L

Stappen

Deel 1 van 2: Actieve en reactieve impedanties berekenen

1 Impedantie wordt aangegeven door het symbool Z en wordt gemeten in ohm (ohm). U kunt de impedantie van een elektrisch circuit of een afzonderlijk element meten. Impedantie kenmerkt de weerstand van een circuit tegen elektrische wisselstroom. Er zijn twee soorten weerstand die bijdragen aan de impedantie:
- De actieve weerstand (R) is afhankelijk van het materiaal en de vorm van het element. Weerstanden hebben de hoogste actieve weerstand, maar andere elementen van het circuit hebben ook een lage actieve weerstand.
- Reactieve weerstand (X) hangt af van de grootte van het elektromagnetische veld. De hoogste reactantie is bezeten door smoorspoelen en condensatoren.
2 Weerstand is een fundamentele fysieke grootheid beschreven door de wet van Ohm: ΔV = I * R. Met deze formule kun je elk van de drie grootheden berekenen als je de andere twee kent. Om bijvoorbeeld weerstand te berekenen, herschrijft u de formule als volgt: R = I / ΔV. Je kunt ook weerstand meten met een multimeter.
- ΔV is de spanning (potentiaalverschil) gemeten in volt (V).
- I is de stroomsterkte, gemeten in ampère (A).
- R is de weerstand gemeten in ohm (ohm).
3 Reactieve weerstand komt alleen voor in AC-circuits. Net als weerstand wordt reactantie gemeten in ohm (ohm). Er zijn twee soorten reactantie:
- Inductieve weerstand X_C hebben inductoren die een magnetisch veld creëren dat de verandering in de richting van de stroom in het circuit voorkomt. Hoe sneller de richting van de stroom verandert, hoe groter de inductieve reactantie.
- Capaciteit X_C hebben condensatoren die een elektrische lading opslaan. Wanneer de richting van de stroom in het circuit verandert, wordt de condensator herhaaldelijk op nul gesteld en accumuleert een elektrische lading. Hoe langer de condensator oplaadt, hoe groter de capacitieve weerstand.Daarom, hoe sneller de richting van de stroom verandert, hoe lager de capacitieve weerstand.
4 Bereken de inductieve reactantie. Deze weerstand is recht evenredig met de snelheid waarmee de richting van de stroom verandert, dat wil zeggen de frequentie van de stroom. Deze frequentie wordt aangegeven door het symbool ƒ en wordt gemeten in hertz (Hz). Formule voor het berekenen van inductieve reactantie: x_L = 2πƒLwaarbij L de inductantie is gemeten in Henry (H).
- De inductantie L hangt af van het aantal windingen in de spoel. Je kunt ook de inductie meten.
- Als je bekend bent met de eenheidscirkel, stel je dan voor dat één cyclus van wisselstroom gelijk is aan één volledige omwenteling van deze cirkel (met 2π radialen). Als je deze waarde vermenigvuldigt met ƒ, gemeten in hertz (eenheden per seconde), krijg je het resultaat, gemeten in radialen per seconde. Het is een maateenheid voor hoeksnelheid en wordt aangegeven met ω. Je kunt de formule herschrijven om de inductieve reactantie als volgt te berekenen: X_L= ωL
5 Bereken capaciteit. Deze weerstand is omgekeerd evenredig met de snelheid waarmee de richting van de stroom verandert, dat wil zeggen de frequentie van de stroom. Formule voor het berekenen van de capaciteit: x_C = / _2πƒC... C is de capaciteit van een condensator, gemeten in farads (F).
- Je kunt elektrische capaciteit meten.
- Deze formule kan als volgt worden herschreven: X_C = / _L (zie uitleg hierboven).

Deel 2 van 2: Impedantie berekenen

1 Als de schakeling uitsluitend uit weerstanden bestaat, wordt de impedantie als volgt berekend. Meet eerst de weerstand van elke weerstand of bekijk de weerstandswaarden op het schakelschema.
- Als de weerstanden in serie zijn geschakeld, dan is de impedantie R = R₁ + R₂ + R₃...
- Als de weerstanden parallel zijn geschakeld, dan is de impedantie R = / _R₁ + / _R₂ + / _R₃ ...
2 Tel dezelfde reactanties bij elkaar op. Als de schakeling alleen spoelen of uitsluitend condensatoren bevat, is de impedantie gelijk aan de som van de reactanties. Bereken het als volgt:
- Serieschakeling van spoelen: X_totaal = X_L1 + X_L2 + ...
- Serieschakeling van condensatoren: C_totaal = X_C1 + X_C2 + ...
- Parallelschakeling van spoelen: X_totaal = 1 / (1 / X_L1 + 1 / X_L2 ...)
- Parallelschakeling van condensatoren: C_totaal = 1 / (1 / X_C1 + 1 / X_C2 ...)
3 Trek inductieve en capacitieve reactanties af om de totale reactantie te krijgen. Omdat bij een toename van het ene type weerstand de andere afneemt, compenseren ze elkaar in de regel. Om de totale reactantie te vinden, trekt u de lagere weerstand af van de grotere.
- Of gebruik de formule: X_totaal = | X_C - X_L|
4 Bereken de impedantie en reactantie in de serieschakeling. Je kunt deze waarden niet zomaar optellen, aangezien ze in de loop van de tijd veranderen, maar hun maximale waarden bereiken op verschillende tijdstippen. Gebruik daarom de formule:Z = √ (R + X).
- Berekeningen met deze formule omvatten het gebruik van vectoren, maar u kunt de stelling van Pythagoras gebruiken door R en X weer te geven als de benen van een rechthoekige driehoek, en de weerstand Z als de hypotenusa.
5 Bereken de impedantie en reactantie in het parallelle circuit. In dit geval worden complexe getallen gebruikt (dit is de enige manier om de impedantie te berekenen in een parallelle schakeling die zowel weerstand als reactantie heeft).
- Z = R + jX, waarbij j de denkbeeldige eenheid is: √ (-1). Gebruik j in plaats van i om verwarring te voorkomen tussen denkbeeldige eenheid (j) en stroomsterkte (I).
- U kunt deze nummers niet toevoegen. Impedantie kan bijvoorbeeld worden weergegeven als 60 ohm + j120 ohm.
- Als u twee opeenvolgende kettingen heeft, kunt u natuurlijke getallen afzonderlijk toevoegen en complexe afzonderlijk. Als Z . bijvoorbeeld₁ = 60 Ohm + j120 Ohm, en een weerstand met Z is in serie verbonden met dit circuit₂ = 20Ω, dan Z_totaal = 80Ω + j120Ω.