Mikä on sähköinen impedanssi?

Tasavirtapiireissä resistanssilla R on tärkeä rooli. Mitä tulee sinimuotoisiin AC-piireihin, sitä ei voida tehdä vain yhdellä aktiivisella vastuksella. Itse asiassa, jos DC-piireissä kapasiteetit ja induktanssit ovat havaittavissa vain transienttiprosessien aikana, niin AC-piireissä nämä komponentit ilmenevät paljon merkittävämmin.

Siksi vaihtovirtapiirien riittävää laskemista varten otetaan käyttöön termi "sähköimpedanssi" - Z tai kaksipäisen verkon monimutkainen (kokonais) vastus harmoniselle signaalille. Joskus he sanovat vain "impedanssi" jättäen sanan "sähköinen".

Impedanssin käsite mahdollistaa sen soveltamisen Ohmin laki vaihtovirran sinimuotoisten virtapiirien osille... Kaksipäisen (lataavan) induktiivisen komponentin ilmentyminen johtaa virran viivästymiseen jännitteestä tietyllä taajuudella ja kapasitiivisen komponentin ilmenemiseen - jännitteen viivästymiseen virrasta. Aktiivinen komponentti ei aiheuta viivettä virran ja jännitteen välillä, vaan se toimii olennaisesti samalla tavalla kuin tasavirtapiirissä.

Kapasitiiviset ja induktiiviset komponentit sisältävää impedanssikomponenttia kutsutaan reaktiiviseksi komponentiksi X. Graafisesti impedanssin aktiivinen komponentti R voidaan piirtää oX-akselille ja reaktiivinen komponentti oY-akselille, jolloin impedanssi kokonaisuudessaan on esitetään kompleksiluvun muodossa, jossa j on imaginaariyksikkö (imaginaarinen yksikkö neliö on miinus 1).

Tässä tapauksessa on selvästi nähtävissä, että reaktiivinen komponentti X voidaan hajottaa kapasitiivisiksi ja induktiivisiksi komponenteiksi, joilla on vastakkainen suunta, eli niillä on päinvastainen vaikutus virran vaiheeseen: induktiivisen komponentin vallitessa impedanssi piirin kokonaisuutena on positiivinen, eli piirissä oleva virta viivästää jännitettä, mutta jos kapasitiivinen komponentti on vallitseva, jännite viivästyy virrasta.

Kaavamaisesti tämä kahden terminaalin verkko annetussa muodossa on kuvattu seuraavasti:

Periaatteessa mikä tahansa lineaarinen kaksiporttinen verkkokaavio voidaan pelkistää samanlaiseen muotoon. Täällä voit määrittää aktiivisen komponentin R, joka ei riipu virran taajuudesta, ja reaktiivisen komponentin X, joka sisältää kapasitiiviset ja induktiiviset komponentit.

Graafisesta mallista, jossa resistanssit on esitetty vektoreilla, on selvää, että impedanssimoduuli tietyllä sinimuotoisen virran taajuudella lasketaan vektorin pituudeksi, joka on vektorien X ja R summa. Impedanssi mitataan ohmeina.

Käytännössä sinimuotoisten vaihtovirtapiirien kuvauksissa impedanssin suhteen löydät termit kuten "kuorman aktiivinen induktiivinen luonne" tai "aktiivinen kapasitiivinen kuorma" tai "puhtaasti aktiivinen kuorma". Tämä tarkoittaa seuraavaa:

• Jos induktanssin L vaikutus vallitsee piirissä, reaktiivinen komponentti X on positiivinen, kun taas aktiivinen komponentti R on pieni - tämä on induktiivinen kuorma. Esimerkki induktiivisesta kuormasta on kela.

• Jos kapasitanssin C vaikutus vallitsee piirissä, reaktiivinen komponentti X on negatiivinen, kun taas aktiivinen komponentti R on pieni - tämä on kapasitiivinen kuorma. Esimerkki kapasitiivisesta kuormasta on kondensaattori.

• Jos aktiivinen vastus R vallitsee piirissä, kun reaktiivinen komponentti X on pieni, se on aktiivinen kuorma. Esimerkki aktiivisesta kuormasta on hehkulamppu.

• Jos piirin aktiivinen komponentti R on merkittävä, mutta induktiivinen komponentti ylittää kapasitiivisen komponentin, eli reaktiivinen komponentti X on positiivinen, kuormaa kutsutaan aktiivi-induktiiviseksi. Esimerkki aktiivi-induktiivisesta kuormasta on oikosulkumoottori.

• Jos aktiivinen R-komponentti piirissä on merkittävä, kun taas kapasitiivinen komponentti ylittää induktiivisen komponentin, eli reaktiivinen komponentti X on negatiivinen, kuormaa kutsutaan aktiivi-kapasitiiviseksi. Esimerkki aktiivisesta kapasitiivisesta kuormasta on loistelampun virransyöttö.

Katso myös:Mikä on tehokerroin (kosiini Phi)