Wat is elektrische impedantie?
In gelijkstroomcircuits speelt de weerstand R een belangrijke rol. Wat betreft sinusvormige AC-circuits, dan kan het niet worden gedaan met slechts één actieve weerstand. Als in DC-circuits de capaciteiten en inductanties alleen merkbaar zijn tijdens transiënte processen, dan manifesteren deze componenten zich in AC-circuits veel significanter.
Daarom wordt voor een adequate berekening van wisselstroomcircuits de term «elektrische impedantie» geïntroduceerd - Z of de complexe (totale) weerstand van een netwerk met twee uiteinden tegen een harmonisch signaal. Soms zeggen ze gewoon "impedantie" en laten ze het woord "elektrisch" weg.
Het concept van impedantie stelt u in staat om toe te passen Wet van Ohm op secties van wisselstroom sinusvormige stroomcircuits... De manifestatie van de inductieve component met twee uiteinden (laden) leidt tot het achterblijven van de stroom van de spanning bij een bepaalde frequentie, en de manifestatie van de capacitieve component - tot het achterblijven van de spanning van de stroom. De actieve component veroorzaakt geen vertraging tussen stroom en spanning en werkt in wezen op dezelfde manier als in een gelijkstroomcircuit.
De impedantiecomponent die de capacitieve en inductieve componenten bevat, wordt de reactieve component X genoemd. Grafisch kan de actieve component R van de impedantie worden uitgezet op de oX-as en de reactieve component op de oY-as, dan wordt de impedantie als geheel weergegeven. weergegeven in de vorm van een complex getal waarbij j de denkbeeldige eenheid is (de denkbeeldige eenheid in het kwadraat is min 1).
In dit geval is duidelijk te zien dat de reactieve component X kan worden ontleed in capacitieve en inductieve componenten, die de tegenovergestelde richting hebben, dat wil zeggen het tegenovergestelde effect hebben op de huidige fase: met de overheersing van de inductieve component, de impedantie van het circuit als geheel zal positief zijn, dat wil zeggen dat de stroom in het circuit achterloopt op de spanning, maar als de capacitieve component overheerst, zal de spanning achterlopen op de stroom.
Schematisch wordt dit netwerk met twee terminals in de gegeven vorm als volgt weergegeven:
In principe kan elk lineair netwerkschema met twee poorten worden teruggebracht tot een vergelijkbare vorm. Hier kunt u de actieve component R bepalen, die niet afhankelijk is van de huidige frequentie, en de reactieve component X, die de capacitieve en inductieve componenten bevat.
Uit het grafische model, waar de weerstanden worden weergegeven door vectoren, is het duidelijk dat de modulus van de impedantie voor een gegeven frequentie van sinusvormige stroom wordt berekend als de lengte van de vector, wat de som is van de vectoren X en R. Impedantie wordt gemeten in ohm.
Praktisch gezien kunt u in de beschrijvingen van sinusvormige AC-circuits in termen van impedantie termen vinden als "actief-inductieve aard van de belasting" of "actief-capacitieve belasting" of "puur actieve belasting". Dit betekent het volgende:
-
Als de invloed van de inductantie L in het circuit heerst, is de reactieve component X positief, terwijl de actieve component R klein is - dit is een inductieve belasting. Een voorbeeld van een inductieve belasting is een inductor.
-
Als de invloed van capaciteit C overheerst in het circuit, dan is de reactieve component X negatief, terwijl de actieve component R klein is - dit is een capacitieve belasting. Een voorbeeld van een capacitieve belasting is een condensator.
-
Als de actieve weerstand R overheerst in het circuit terwijl de reactieve component X klein is, is het een actieve belasting. Een voorbeeld van een actieve belasting is een gloeilamp.
-
Als de actieve component R in het circuit significant is, maar de inductieve component prevaleert boven de capacitieve component, dat wil zeggen, de reactieve component X is positief, dan wordt de belasting actief-inductief genoemd. Een voorbeeld van een actief-inductieve belasting is een inductiemotor.
-
Als de actieve R-component in het circuit significant is, terwijl de capacitieve component de overhand heeft op de inductieve component, dat wil zeggen dat de reactieve component X negatief is, wordt de belasting actief-capacitief genoemd. Een voorbeeld van een actief-capacitieve belasting is het voeden van een fluorescentielamp.