Hvad er elektrisk impedans?
I DC-kredsløb spiller modstanden R en vigtig rolle. Hvad angår sinusformede AC-kredsløb, så kan det ikke gøres med kun én aktiv modstand. Faktisk, hvis kapaciteten og induktanserne i DC-kredsløb kun er mærkbare under transiente processer, så manifesterer disse komponenter sig meget mere signifikant i AC-kredsløb.
Derfor, for en passende beregning af vekselstrømkredsløb, indføres udtrykket «elektrisk impedans» - Z eller den komplekse (totale) modstand af et to-endet netværk til et harmonisk signal. Nogle gange siger de bare "impedans" og udelader ordet "elektrisk".
Begrebet impedans giver dig mulighed for at anvende Ohms lov til sektioner af sinusformede vekselstrømkredsløb... Manifestationen af den dobbeltendede (belastning) induktive komponent fører til forsinkelse af strømmen fra spændingen ved en given frekvens, og manifestationen af den kapacitive komponent - til forsinkelse af spændingen fra strømmen. Den aktive komponent forårsager ikke en forsinkelse mellem strøm og spænding, og virker i det væsentlige på samme måde som i et DC-kredsløb.
Impedanskomponenten, der indeholder de kapacitive og induktive komponenter, kaldes den reaktive komponent X. Grafisk kan den aktive komponent R af impedansen plottes på oX-aksen, og den reaktive komponent på oY-aksen, så vil impedansen som helhed være repræsenteret i form af et komplekst tal, hvor j er den imaginære enhed (den imaginære enhed i anden kvadrat er minus 1).
I dette tilfælde ses det tydeligt, at den reaktive komponent X kan dekomponeres i kapacitive og induktive komponenter, som har den modsatte retning, det vil sige har den modsatte effekt på den aktuelle fase: med overvægten af den induktive komponent, impedansen af kredsløbet som helhed vil være positivt, det vil sige, at strømmen i kredsløbet vil halte efter spændingen, men hvis den kapacitive komponent dominerer, vil spændingen halte efter strømmen.
Skematisk er dette to-terminal netværk i den givne form afbildet som følger:
I princippet kan ethvert lineært to-ports netværksdiagram reduceres til en lignende form. Her kan du bestemme den aktive komponent R, som ikke er afhængig af den aktuelle frekvens, og den reaktive komponent X, som omfatter de kapacitive og induktive komponenter.
Fra den grafiske model, hvor modstandene er repræsenteret af vektorer, er det tydeligt, at modulus af impedansen for en given frekvens af sinusformet strøm beregnes som længden af vektoren, som er summen af vektorerne X og R. Impedans måles i ohm.
Rent praktisk kan du i beskrivelserne af sinusformede AC-kredsløb med hensyn til impedans finde udtryk som «belastningens aktiv-induktive karakter» eller «aktiv-kapacitiv belastning» eller «ren aktiv belastning». Det betyder følgende:
-
Hvis påvirkningen af induktansen L hersker i kredsløbet, er den reaktive komponent X positiv, mens den aktive komponent R er lille - dette er en induktiv belastning. Et eksempel på en induktiv belastning er en induktor.
-
Hvis indflydelsen af kapacitans C dominerer i kredsløbet, så er den reaktive komponent X negativ, mens den aktive komponent R er lille - dette er en kapacitiv belastning. Et eksempel på en kapacitiv belastning er en kondensator.
-
Hvis den aktive modstand R dominerer i kredsløbet, mens den reaktive komponent X er lille, er det en aktiv belastning. Et eksempel på en aktiv belastning er en glødelampe.
-
Hvis den aktive komponent R i kredsløbet er signifikant, men den induktive komponent råder over den kapacitive komponent, det vil sige, at den reaktive komponent X er positiv, kaldes belastningen aktiv-induktiv. Et eksempel på en aktiv-induktiv belastning er en induktionsmotor.
-
Hvis den aktive R-komponent i kredsløbet er signifikant, mens den kapacitive komponent råder over den induktive komponent, det vil sige, at den reaktive komponent X er negativ, kaldes belastningen aktiv-kapacitiv. Et eksempel på en aktiv-kapacitiv belastning er at drive et lysstofrør.