امپدانس اندازه گیری مقاومت در برابر جریان متناوب است. واحد اهم است. برای محاسبه امپدانس ، باید مجموع همه مقاومت ها و همچنین امپدانس های همه سلف ها و خازن ها را بدانید که بسته به تغییرات جریان ، مقدار متفاوتی از مقاومت را در برابر جریان ایجاد می کند. می توانید امپدانس را با استفاده از یک فرمول ساده ریاضی محاسبه کنید.
خلاصه فرمول
- امپدانس Z = R یا Xال یا Xج (اگر فقط یک نفر شناخته شده باشد)
- امپدانس به صورت سری Z = (R2 + X2) (اگر R و یکی از X شناخته شده باشد)
- امپدانس به صورت سری Z = (R2 + (| Xال - ایکسج|)2) (اگر R ، Xال، و Xج کاملاً شناخته شده)
- امپدانس در انواع شبکه ها = R + jX (j یک عدد خیالی است (-1))
- مقاومت R = I / V
- راکتانس القایی Xال = 2πƒL = L
- راکتانس خازنی Xج = 1 / 2πƒL = 1 / ال
گام
قسمت 1 از 2: محاسبه مقاومت و واکنش
محاسبه امپدانس مرحله 1 مرحله 1. تعریف امپدانس
امپدانس با نماد Z نشان داده می شود و دارای واحد اهم (Ω) است. می توانید امپدانس هر مدار یا قطعه الکتریکی را اندازه گیری کنید. نتایج اندازه گیری به شما می گوید که چقدر مدار مانع جریان الکترون ها (جریان) می شود. دو اثر متمایز وجود دارد که سرعت جریان را کند می کند ، که هر دو به امپدانس کمک می کند:
- مقاومت (R) یا مقاومت ، کند شدن جریان ناشی از مواد و شکل قطعه است. این تأثیر در مقاومت ها بیشتر است ، اگرچه همه اجزا باید حداقل مقداری مقاومت داشته باشند.
- واکنش پذیری (X) کند شدن جریان در اثر میدانهای الکتریکی و مغناطیسی است که در برابر تغییرات جریان یا ولتاژ مقاومت می کند. این تأثیر بیشتر برای خازن ها و سلف ها قابل توجه است.
محاسبه امپدانس مرحله 2 مرحله 2. مقاومت را مرور کنید
مقاومت یک مفهوم اساسی در زمینه مطالعات الکتریکی است. این را می توانید در قانون اهم مشاهده کنید: V = I * R. این معادله به شما اجازه می دهد تا مقادیر این متغیرها را محاسبه کنید به شرطی که حداقل دو مورد از سه متغیر را بشناسید. به عنوان مثال ، برای محاسبه مقاومت ، فرمول را به صورت زیر بنویسید R = I / V به همچنین می توانید به راحتی مقاومت را با مولتی متر محاسبه کنید.
- V ولتاژ است ، واحد ولتاژ (V) است. این متغیر به عنوان تفاوت بالقوه نیز نامیده می شود.
- I جریان است ، واحد آمپر (A) است.
- R مقاومت است ، واحد اهم (Ω) است.
محاسبه امپدانس مرحله 3 مرحله 3. نوع راکتانس را برای محاسبه مشخص کنید
واکنش فقط در مدارهای جریان متناوب (AC) رخ می دهد. مانند مقاومت ، راکتانس دارای واحد اهم (Ω) است. دو نوع راکتانس در اجزای مختلف الکتریکی وجود دارد:
- راکتانس القایی Xال تولید شده توسط سلف که به سیم پیچ یا راکتور نیز معروف است. این اجزا یک میدان مغناطیسی تولید می کنند که در جهت تغییر جهت در مدار جریان متناوب مقاومت می کند. هرچه تغییر جهت سریعتر اتفاق بیفتد ، مقدار راکتانس القایی بیشتر می شود.
- راکتانس خازنی Xج توسط خازنی تولید می شود که بار الکتریکی را ذخیره می کند. با تغییر جهت جریان در مدار AC ، خازن بارها و بارها شارژ و تخلیه می شود. هرچه خازن مدت زمان بیشتری برای شارژ شدن داشته باشد ، خازن بیشتر در برابر جریان مقاومت می کند. بنابراین ، هرچه تغییر جهت سریعتر اتفاق بیفتد ، مقدار راکتانس خازنی حاصله کمتر می شود.
محاسبه امپدانس مرحله 4 مرحله 4. راکتانس القایی را محاسبه کنید
همانطور که در بالا توضیح داده شد ، راکتانس القایی با سرعت تغییر جهت جریان یا فرکانس مدار افزایش می یابد. این فرکانس با نماد مشخص می شود و دارای واحدهای هرتز (هرتز) است. فرمول کامل محاسبه راکتانس القایی این است ایکسال = 2πƒL ، جایی که L القاء با واحدهای هنری (H) است.
- القاء L بستگی به ویژگی های سلف استفاده شده ، مانند تعداد سیم پیچ ها دارد. همچنین می توانید استقراء را مستقیماً اندازه بگیرید.
- اگر دایره واحد را تشخیص می دهید ، یک جریان متناوب که توسط یک دایره نشان داده می شود ، و یک چرخش کامل 2π رادیان نشان دهنده یک چرخه را تصور کنید. وقتی این عدد را در واحد هرتز ضرب کنید (واحد در ثانیه) ، نتیجه را برحسب رادیان بر ثانیه می گیرید. این سرعت زاویه ای مدار است و می تواند در حروف کوچک به صورت امگا نوشته شود. می توانید فرمول راکتانس القایی را در X بنویسیدال= ωL
محاسبه امپدانس مرحله 5 مرحله 5. راکتانس خازنی را محاسبه کنید
این فرمول شبیه فرمول یافتن راکتانس القایی است ، اما راکتانس خازنی با فرکانس متناسب است. واکنش پذیری خازنی ایکسج = 1 / 2πƒC به C مقدار خازن خازن ، در فارادس (F) است.
- شما می توانید ظرفیت را با استفاده از مولتی متر و برخی محاسبات اساسی اندازه گیری کنید.
- همانطور که در بالا توضیح داده شد ، این متغیر را می توان در آن نوشت 1 / ال.
قسمت 2 از 2: محاسبه امپدانس کل
محاسبه امپدانس مرحله 6 مرحله 1. مقاومتها را در همان مدار جمع کنید
هنگامی که یک مدار دارای چندین مقاومت بدون سلف یا خازن باشد ، امپدانس کل به راحتی محاسبه می شود. ابتدا مقدار مقاومت هر مقاومت (یا هر جزء دارای مقاومت) را اندازه گیری کنید ، یا قطعات برچسب گذاری شده با اهم (Ω) را در نمودار مدار جستجو کنید. با توجه به نوع مدار بین اجزاء جمع کنید:
- مقاومتهای متصل در یک مدار سری (که انتهای آنها در یک خط سیم متصل هستند) را می توان با هم جمع کرد. مقاومت کل R = R می شود1 + R2 + R3…
- مقاومت هایی که به صورت موازی متصل شده اند (هر مقاومت دارای سیم متفاوتی است اما در یک مدار متصل شده اند) به صورت معکوس جمع می شوند. مقدار کل مقاومت R = می شود 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 …
محاسبه امپدانس مرحله 7 مرحله 2. مقادیر راکتانس را در همان مدار جمع کنید
هنگامی که فقط یک سلف در یک مدار وجود دارد یا فقط خازن ها ، امپدانس کل برابر با راکتانس کل است. به صورت زیر محاسبه کنید:
- سلف در سری: Xجمع = XL1 + XL2 + …
- خازن های سری: C.جمع = XC1 + XC2 + …
- سلف در مدار موازی: Xجمع = 1 / (1 / X)L1 + 1/XL2 …)
- خازن در مدار موازی: Cجمع = 1 / (1 / X)C1 + 1/XC2 …)
محاسبه امپدانس مرحله 8 مرحله 3. راکتانس القایی را با راکتانس خازنی کم کنید تا راکتانس کل بدست آید
از آنجا که اثر یک راکتانس با کاهش اثر راکتانس دیگر افزایش می یابد ، این دو واکنشگر تمایل به کاهش اثر یکدیگر دارند. برای یافتن مقدار کل ، مقدار راکتانس بزرگتر را با مقدار راکتانس کوچکتر کم کنید.
نتیجه مشابهی را از فرمول X دریافت خواهید کردجمع = | Xج - ایکسال|
محاسبه امپدانس مرحله 9 مرحله 4. امپدانس مقاومت و راکتانس در مدار سری را محاسبه کنید
نمی توانید آنها را با هم جمع کنید زیرا این دو مقدار در مراحل مختلف هستند. به این معنا که ارزش آنها در طول زمان به عنوان بخشی از چرخه AC تغییر می کند ، اما در زمان های مختلف به اوج خود می رسد. خوشبختانه وقتی همه اجزا به صورت سری هستند (فقط یک سیم وجود دارد) ، می توانیم از فرمول ساده استفاده کنیم Z = (R2 + X2).
محاسبات پشت این فرمول شامل "فازور" است ، اگرچه به نظر می رسد آنها نیز به هندسه مربوط می شوند. ما می توانیم دو جزء R و X را به عنوان دو ضلع مثلث قائم الزاویه ، با امپدانس Z به عنوان ضلع عمود بر نشان دهیم
مرحله 10 امپدانس را محاسبه کنید مرحله 5. امپدانس مقاومت و راکتانس در مدار موازی را محاسبه کنید
این یک روش معمول برای محاسبه امپدانس است ، اما نیاز به درک اعداد مختلط دارد. این تنها راهی است که می توان امپدانس کلی مدار موازی شامل مقاومت و راکتانس را محاسبه کرد.
- Z = R + jX ، با j به عنوان جزء فرضی: (-1). برای جلوگیری از اشتباه با I نماینده جریان ، از j به جای i استفاده کنید.
- شما نمی توانید این دو عدد را با هم ترکیب کنید. به عنوان مثال ، یک امپدانس را می توان 60Ω + j120Ω نوشت.
- اگر دو مدار از این دست در یک سری دارید ، می توانید اجزای اعداد واقعی و اجزای خیالی را جداگانه اضافه کنید. به عنوان مثال ، اگر Z1 = 60Ω + j120Ω و به صورت سری با مقاومت دارای Z وصل شده است2 = 20Ω ، سپس Zجمع = 80Ω + j120Ω.
