Impedanz berechnen

Die Impedanz ist der Widerstand eines Stromkreises gegen eine Änderung des elektrischen Stroms (Wechselstrom). Es wird in Ohm gemessen. Um die Impedanz zu berechnen, müssen Sie den Wert aller Widerstände und die Impedanz aller Spulen und Kondensatoren kennen, die dem Strom je nach Stromänderung unterschiedlich stark widerstehen. Sie können die Impedanz mit einer einfachen mathematischen Formel berechnen.

Formelblatt

  1. Impedanz Z = R oder xloder xC(nur wenn vorhanden)
  2. Impedanz in Serie Z = √(R + X) (wenn sowohl R als auch ein Typ X vorhanden sind)
  3. Impedanz in Serie Z = √(R + (|Xl - xC|)) (wenn R, Xl und XC sind alle vorhanden)
  4. Impedanz in jedem kreislauf = R + jX (j ist die imaginäre Zahl √(-1))
  5. Widerstand R = ΔV / I
  6. Induktive Reaktanz Xl = 2πƒL = ωL
  7. Kapazitive Reaktanz XC =/ 2πƒC =/ C

Schritte

Teil1 von 2: Berechnung der Widerstandsreaktanz

Bildtitel Calculate Impedance Step 1
1. Impedanz definieren. Die Impedanz wird durch das Symbol Z dargestellt und in Ohm (Ω) gemessen. Sie können die Impedanz jeder elektronischen Schaltung oder Komponente messen. Das Ergebnis gibt an, inwieweit die Schaltung dem Elektronenfluss (elektrischem Strom) Widerstand entgegensetzt. Es gibt zwei verschiedene Effekte, die den Strom verlangsamen, die beide zur Impedanz beitragen:
  • Widerstand (R) ist die Verzögerung des Stroms aufgrund der Einflüsse des Materials und der Form des Bauteils. Dieser Effekt ist am größten in Widerstände, aber alle Teile haben zumindest einen gewissen Widerstand.
  • Reaktanz (Impedanz) (X) ist die Verzögerung des Stroms aufgrund von elektrischen und magnetischen Feldern, die Strom- oder Spannungsänderungen entgegenwirken. Das ist am wichtigsten für Kondensatoren und zu spülen.
Bildtitel Calculate Impedance Step 2
2. Wissen, was Widerstand ist. Widerstand ist ein grundlegendes Konzept in der Erforschung der Elektrizität. Das findest du am häufigsten bei der Ohm`sches Gesetz: V = I * R. Mit dieser Gleichung kannst du jeden dieser Werte berechnen, wenn du die anderen beiden kennst. Um zum Beispiel den Widerstand zu berechnen, schreiben Sie die Formel als R = V / I. Sie können auch die Widerstand messen mit einem Multimeter.
  • ΔV ist die Spannung, gemessen in Volt (V). Sie wird auch als Potentialdifferenz bezeichnet.
  • I ist der Strom, gemessen in Ampere (A).
  • R ist der Widerstand, gemessen in Ohm (Ω).
  • Bildtitel Calculate Impedance Step 3
    3. Wissen, welche Art von Reaktanz zu berechnen ist. Reaktanz tritt nur in Wechselstromkreisen (Wechselstrom) auf. Wie der Widerstand wird er in Ohm (Ω) gemessen. Es gibt zwei Arten von Reaktanzen, die in verschiedenen elektrischen Teilen auftreten:
  • Induktive Reaktanz Xl wird durch Spulen erzeugt, auch Induktor oder Drossel genannt. Diese Komponenten erzeugen ein Magnetfeld, das den Richtungsänderungen in einem Wechselstromkreis entgegenwirkt. Je schneller sich die Richtung ändert, desto größer ist die induktive Reaktanz.
  • Kapazitive Reaktanz XC wird von Kondensatoren erzeugt, die eine elektrische Ladung speichern. Wenn sich die Stromrichtung in einem Wechselstromkreis ändert, lädt und entlädt sich der Kondensator wiederholt. Je mehr Zeit der Kondensator zum Aufladen hat, desto mehr widersteht er dem Strom. Je schneller sich die Richtung ändert, desto geringer ist daher die kapazitive Reaktanz.
  • Bildtitel Calculate Impedance Step 4
    4. Berechnen Sie die induktive Reaktanz. Wie oben beschrieben, nimmt die induktive Reaktanz mit der Änderungsgeschwindigkeit der Stromrichtung bzw Frequenz der Strecke. Diese Frequenz wird durch das Symbol ƒ dargestellt und in Hertz (Hz) gemessen. Die vollständige Formel zur Berechnung der induktiven Reaktanz lautet xl = 2πƒL, wo L de Induktivität is (induktive Reaktanz), gemessen in Henry (H).
  • Die Induktivität L hängt von den Eigenschaften der Spule ab, wie der Windungszahl. Es ist auch möglich, die Induktivität indirekt zu messen.
  • Wenn Sie mit dem Einheitskreis vertraut sind, stellen Sie sich einen Wechselstrom innerhalb dieses Kreises vor, bei dem eine volle Umdrehung von 2π Radiant einem Zyklus entspricht. Multipliziert man dies mit ƒ, gemessen in Hertz (Einheiten pro Sekunde), erhält man ein Ergebnis im Bogenmaß pro Sekunde. Dies ist das Winkelgeschwindigkeit der Schaltung und kann als das kleine Omega geschrieben werden ω. Sie werden auf die Formel für die induktive Reaktanz stoßen, die als X . geschrieben wirdl=ωL
  • Bildtitel Calculate Impedance Step 5
    5. Berechnen Sie die kapazitive Reaktanz. Diese Formel ähnelt der Formel für induktive Reaktanz, außer dass kapazitive Reaktanz anders herum ist proportional zur Frequenz. Kapazitive Reaktanz xC =/ 2πƒC. C ist die Kapazität (kapazitive Reaktanz) des Kondensators, gemessen in Farad (F).
  • Sie können die Kapazität mit einem Multimeter und einigen einfachen Berechnungen messen.
  • Wie oben erklärt, kann dies geschrieben werden als/ C.
  • Teil2 von 2: Berechnung der Gesamtimpedanz

    Bildtitel Calculate Impedance Step 6
    1. Fügen Sie Widerstände im gleichen Stromkreis hinzu. Die Gesamtimpedanz ist leicht zu berechnen, wenn die Schaltung mehrere Widerstände, aber keine Induktivitäten oder Kondensatoren hat. Messen Sie zuerst den Widerstand an jedem Widerstand (oder jeder Komponente mit Widerstand) oder sehen Sie sich den Stromkreis für den gekennzeichneten Widerstand in Ohm (Ω) an. Kombinieren Sie diese, wenn die Teile miteinander verbunden sind:
    • Widerstände in Reihe (über einen Draht hintereinander geschaltet) können addiert werden. Der Gesamtwiderstand R = R1 + R2 + R3...
    • Parallele Widerstände (jeder an einem anderen Draht, der mit demselben Stromkreis verbunden ist) werden als ihre Kehrwerte hinzugefügt. Für den Gesamtwiderstand R lösen Sie die folgende Gleichung: /R =/ R1 +/ R2 +/ R3 ...
    Bildtitel Calculate Impedance Step 7
    2. Addieren Sie ähnliche Reaktanzwerte innerhalb derselben Schaltung. Wenn der Stromkreis nur Induktivitäten oder nur Kondensatoren enthält, ist die Gesamtimpedanz gleich der Gesamtreaktanz. Berechnen Sie wie folgt:
  • Spulen in Reihe: Xgesamt = XL1 + xL2 + ...
  • Reihenkondensatoren: Cgesamt = XC1 + xC2 + ...
  • Spulen parallel: Xgesamt = 1 / (1/XL1 + 1/XL2 ...)
  • Kondensatoren parallel: Cgesamt = 1 / (1/XC1 + 1/XC2 ...)
  • Bildtitel Calculate Impedance Step 8
    3. Subtrahiere induktive und kapazitive Reaktanz für die Gesamtreaktanz. Da einer dieser Effekte zunimmt, wenn der andere abnimmt, neigen sie dazu, sich gegenseitig aufzuheben. Um den Gesamteffekt zu finden, subtrahiere den kleineren vom größeren.
  • Das gleiche Ergebnis erhalten Sie mit der Formel Xgesamt = |XC - xl|
  • Bildtitel Calculate Impedance Step 9
    4. Berechnen Sie die Impedanz aus Widerstand und Reaktanz in einer Reihenschaltung. Sie können diese einfach addieren, denn die beiden Werte "außer Phase sein." Das bedeutet, dass sich beide Werte im Laufe des AC-Zyklus im Laufe der Zeit ändern, aber zu unterschiedlichen Zeiten ihren Höhepunkt erreichen. Glücklicherweise, wenn alle Komponenten in Reihe geschaltet sind (z. wenn nur ein Draht vorhanden ist), verwenden Sie die folgende einfache Formel: Z = √(R + X).
  • Die Mathematik hinter dieser Formel beinhaltet die Verwendung von "Zeiger", aber kann auch bekannt sein aus der Geometrie. Es stellt sich heraus, dass wir die beiden Komponenten R und X als Schenkel eines rechtwinkligen Dreiecks darstellen können, mit Impedanz Z als Hypotenuse.
  • Bildtitel Calculate Impedance Step 10
    5. Berechnen Sie die Impedanz von Widerstand und Reaktanz in einer Parallelschaltung. Dies ist eigentlich die allgemeine Art, die Impedanz auszudrücken, erfordert jedoch ein Verständnis komplexer Zahlen. Nur so lässt sich die Gesamtimpedanz einer Parallelschaltung berechnen, die sowohl Widerstand als auch Reaktanz umfasst.
  • Z = R + jX, wobei j die Imaginärkomponente ist: √(-1). Verwenden Sie j anstelle von i, um Verwechslungen mit dem Großbuchstaben I für Strom zu vermeiden.
  • Sie können die beiden Zahlen nicht kombinieren. Die Impedanz kann beispielsweise als 60 + j120 Ω . ausgedrückt werden.
  • Wenn Sie zwei dieser Schaltungen in Reihe geschaltet haben, können Sie die Real- und Imaginärkomponenten separat addieren. Ist zum Beispiel Z1 = 60 Ω + j120 Ω in Reihe mit einem Widerstand mit Z . geschaltet2 = 20 Ω, dann Zgesamt = 80 + j120 Ω.
  • Tipps

    • Die Gesamtimpedanz (Widerstand und Reaktanz) kann auch als komplexe Zahl ausgedrückt werden

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