Електрично импеданс: Какво е това?

Какво е електрическата импеданс?

В електротехниката електрическата импеданс е мярка за противодействието, което цепът оказва на електрическия ток, когато се приложи напруга. Импедансът разширява концепцията за съпротивление до алтернативен ток (AC) цепове. Импедансът има както величина, така и фаза, в отличие от съпротивлението, което има само величина.

В отличие от електрическото съпротивление, електрическият импеданс зависи от честотата на цепа. Съпротивлението може да се разглежда като импеданс с фазов ъгъл 0.

В чисто индуктивен цеп токът закъснява с 90° (електрически) спрямо приложената напруга. В чисто капацитивен цеп токът изпреварва с 90° (електрически) спрямо приложената напруга. В чисто резистивен цеп токът не закъснява нито изпреварва спрямо приложената напруга. Когато цепът работи с постоянен ток (DC), няма разлика между импеданс и съпротивление.

В практически цеп, където са налични както индуктивна реактансе, така и капацитивна реактансе, заедно със съпротивление, или една от капацитивната или индуктивната реактансе, заедно със съпротивление, ще има предварителен или закъснял ефект върху тока на цепа, в зависимост от стойността на реактансе и съпротивлението на цепа.

В AC цеп, сумарният ефект от реактансе и съпротивление се нарича импеданс. Импедансът обикновено се означава с английска буква Z. Стойността на импеданса се представя като

Където R е стойността на съпротивлението на цепа, а X е стойността на реактансе на цепа.
Ъгълът между приложената напруга и тока е

Индуктивната реактансе се приема като положителна, а капацитивната реактансе - като отрицателна.

Импедансът може да бъде представен в комплексна форма. Това е

Реалната част на комплексния импеданс е съпротивление, а имагинерната част е реактансе на цепа.

Нека приложим синусоидална напруга Vsinωt към чист индуктор с индуктивност L Хенри.

Изразът за тока през индуктора е

От израза на формата на тока през индуктора е ясно, че токът закъснява с 90° (електрически) спрямо приложената напруга.

Сега нека приложим същата синусоидална напруга Vsinωt към чист капацитор с капацитет C фарад.

Изразът за тока през капацитора е

От израза на формата на тока през капацитора е ясно, че токът изпреварва приложената напруга с 90° (електрически).

Сега свързем същия напрегов източник към чисто съпротивление със стойност R ом.

Тук изразът за тока през съпротивлението би бил

От този израз може да се заключи, че токът има същата фаза с приложената напруга.

Импеданс на сериен RL цеп

Нека изведем израза за импеданса на сериен RL цеп. Тук съпротивление със стойност R и индуктивност със стойност L са свързани в серия. Стойността на реактансе на индуктора е ωL. Следователно изразът за импеданса в комплексна форма е

Числовата стойност или модулна стойност на реактансе е