Elektriline impedants: Mida see on?

Mis on elektriline impedants?

Elektrilises insenerias on elektriline impedants mõõt sellele vastuseisule, mida tsükkel näitab voolule, kui rakendatakse pinget. Impedants laiendab vastuseisu mõistet vahelduvvoolu (AC) tsüklitele. Impedantsil on nii suurus kui ka faas, mitte nagu vastuseisul, millel on vaid suurus.

Vastupidavusel vastandina sõltub elektrilise impedansi vastuseis voolule tsükli sagedusest. Vastupidavust saab arvestada impedantsina, millel on nulli faasnurk.

Tsükli, kus vool jälgib 90° (elektriliselt) rakendatud pinget täiesti induktiivses tsüklis. Tsükli, kus vool eelneb 90° (elektriliselt) rakendatud pinget täiesti kapatsiitlikus tsüklis. Tsükli, kus vool ei järgi ega eelne rakendatud pingele täiesti vastupidavuses. Kui tsüklist juhitakse järsust vooluga (DC), siis pole erinevust impedantsi ja vastupidavuse vahel.

Praktikas, kus olemas on nii induktiivne reaktivsus kui ka kapatsiitiline reaktivsus koos vastupidavusega või kas üks kapatsiitiline või induktiivne reaktivsus koos vastupidavusega, sõltub tsüklis oleva voolu eelnemise või järgimise efekt tsüklis olevast reaktivsusest ja vastupidavusest.

Vahelduvvoolu tsüklis reaktivsuse ja vastupidavuse kumulatiivne efekt nimetatakse impedantsiks. Impedants tavaliselt tähistatakse ingliskeelega Z. Impedantsi väärtus väljendatakse kui

Kus R on tsüklis olev vastupidavuse väärtus ja X on tsüklis olev reaktivsuse väärtus.
Pingi ja voolu vaheline nurk on

Induktiivne reaktivsus võetakse positiivisena ja kapatsiitiline reaktivsus negatiivisena.

Impedantsi saab esitada kompleksilisel kujul. See on

Kompleksilise impedantsi reaalosa on vastupidavus ja imaginaarosa on tsüklis olev reaktivsus.

Rakendame sinusoidset pinget Vsinωt täielikult induktorile induktiivsusega L Henry.

Induktori läbipääsenud vooli avaldis on

Induktori läbipääsenud vooli lainekuju avaldise põhjal on selge, et vool jälgib rakendatud pinget 90° (elektriliselt).

Nüüd rakendame sama sinusoidset pinget Vsinωt täielikult kapatsiitile kapatsiitiga C farad.

Kapatsiiti läbipääsenud vooli avaldis on

Kapatsiiti läbipääsenud vooli lainekuju avaldise põhjal on selge, et vool eelneb rakendatud pingele 90° (elektriliselt).

Nüüd liidame sama pingevoo lähde täielikult vastupidavusega, mille väärtus on R ohm.

Siin vastupidavuse läbipääsenud vooli avaldis oleks

Selle avaldise põhjal järeldatakse, et vool on sama faasis rakendatud pingega.

Seriell RL tsüklite impedants

Leidme seriell RL tsüklite impedantsi avaldise. Siin on omavastupidavusega väärtus R ja induktiivsusega väärtus L üksteisele paralleelsed. Induktori reaktivsuse väärtus on ωL. Seega kompleksilise kujul impedantsi avaldis on

Numbriline väärtus või moduli väärtus reaktivsusele on

Seriell RC tsüklite impedants

Ühendame ühe vastupidavuse väärtusega R ohm paralleelselt kapatsiitiga