Elektroimpedance: Kas tā ir?
Kas ir elektriskā impedancija?
Elektrotehnikā elektriskā impedancija ir mērs, kas attiecas uz pretestību, ko šķira izveido pret strāvi, kad tajā tiek piemērota spriegums. Impedancija paplašina pretestības konceptu līdz maiņstrāvei (AC) šķirām. Impedancijai ir gan lielums, gan fāze, atšķirībā no pretestības, kurai ir tikai lielums.
Atšķirībā no elektriskās pretestības, elektriskās impedancijas pretestība strāvei atkarīga no šķiras frekvences. Pretestību var uztvert kā impedanciju ar nulles fāzes leņķi.
Šķirā, kur strāve atpaliek par 90° (elektriski) attiecībā pret piemērotu spriegumu, ir tīri induktīva šķire. Šķirā, kur strāve iegūst priekšrocību par 90° (elektriski) attiecībā pret piemērotu spriegumu, ir tīri kapacitīva šķire. Šķirā, kur strāve neapliecina nekādu atpalikumu, nevieno ar piemērotu spriegumu, ir tīri pretestības šķire. Ja šķira tiek pārveidota ar tālstrāvi (DC), starp impedanciju un pretestību nav atšķirības.
Praktiskā šķirā, kur ir gan induktīvā reaktivitāte, gan kapacitīvā reaktivitāte kopā ar pretestību vai gan viena no kapacitīvās vai induktīvās reaktivitātes kopā ar pretestību, strāvei šķirā būs priekšrocības vai atpalikuma efekts atkarībā no reaktivitātes un pretestības vērtībām šķirā.
Maiņstrāves šķirā reaktivitātes un pretestības kumulatīvais efekts tiek saukts par impedanciju. Impedancija parasti apzīmēta ar angļu burtu Z. Impedancijas vērtība ir izteikta kā
kur R ir šķiras pretestības vērtība, bet X ir šķiras reaktivitātes vērtība.
Piemērotā sprieguma un strāves starpība ir
Induktīvā reaktivitāte tiek pieņemta kā pozitīva, bet kapacitīvā reaktivitāte kā negatīva.
Impedanciju var izteikt kompleksformā. Tas ir
Kompleksā impedancijas reālā daļa ir pretestība, bet imaginārā daļa ir šķiras reaktivitāte.
Piemērosim sinusoīdālu spriegumu Vsinωt caur tīru induktora ar induktivitāti L henrijiem.
Izteiksme caur induktoru plūstošajai strāvei ir
No induktorā caurplūstošās strāves formas izteiksmes ir skaidrs, ka strāve atpaliek no piemērotā sprieguma par 90° (elektriski).
Tagad piemērosim to pašu sinusoīdālo spriegumu Vsinωt caur tīru kapacitoru ar kapacitāti C faradiem.
Izteiksme caur kapacitoru plūstošajai strāvei ir
No kapacitorā caurplūstošās strāves formas izteiksmes ir skaidrs, ka strāve iegūst priekšrocību no piemērotā sprieguma par 90° (elektriski).
Tagad pieslēgsim to pašu sprieguma avotu caur tīru pretestību ar vērtību R omi.
Tur pretestībai caurplūstošās strāves izteiksme būtu
No šīs izteiksmes var secināt, ka strāve ir vienāda fāzē ar piemērotu spriegumu.
Seriālas RL šķiras impedancija
Izpelņosim izteiksmi par seriālas RL šķiras impedanciju. Šeit pretestība ar vērtību R un induktivitāte ar vērtību L ir savienotas seriāli. Induktora reaktivitātes vērtība ir ωL. Tātad impedancijas izteiksme kompleksformā ir
Reaktivitātes numēriskā vērtība vai mod vērtība ir
Seriālas RC šķiras impedancija
