Čo je elektrická impedancia?

V jednosmerných obvodoch hrá dôležitú úlohu odpor R. Pokiaľ ide o sínusové striedavé obvody, potom to nemožno urobiť iba s jedným aktívnym odporom. V skutočnosti, ak v jednosmerných obvodoch sú kapacity a indukčnosti badateľné len pri prechodových procesoch, tak v striedavých obvodoch sa tieto zložky prejavia oveľa výraznejšie.

Preto sa pre adekvátny výpočet obvodov striedavého prúdu zavádza pojem «elektrická impedancia» - Z alebo komplexný (celkový) odpor siete s dvoma koncami voči harmonickému signálu. Niekedy povedia len „impedancia“ a vynechajú slovo „elektrický“.

Koncept impedancie vám umožňuje aplikovať Ohmov zákon na úseky sínusových obvodov striedavého prúdu... Prejav obojstrannej (zaťažovacej) indukčnej zložky vedie k oneskoreniu prúdu od napätia pri danej frekvencii a prejav kapacitnej zložky - k oneskoreniu napätia od prúdu. Aktívna zložka nespôsobuje oneskorenie medzi prúdom a napätím, pôsobí v podstate rovnakým spôsobom ako v obvode jednosmerného prúdu.

Impedančná zložka obsahujúca kapacitnú a indukčnú zložku sa nazýva reaktívna zložka X. Graficky môže byť aktívna zložka R impedancie vynesená na osi oX a reaktívna zložka na osi oY, potom bude impedancia ako celok reprezentované vo forme komplexného čísla, kde j je imaginárna jednotka (imaginárna jednotka na druhú je mínus 1).

V tomto prípade je jasne vidieť, že reaktívna zložka X sa môže rozložiť na kapacitné a indukčné zložky, ktoré majú opačný smer, to znamená, že majú opačný účinok na fázu prúdu: pri prevahe indukčnej zložky sa impedancia obvodu ako celku bude kladný, to znamená, že prúd v obvode bude zaostávať za napätím, ale ak prevláda kapacitná zložka, potom bude napätie za prúdom.

Schematicky je táto dvojterminálna sieť v danom tvare znázornená nasledovne:

V zásade môže byť akýkoľvek lineárny dvojportový sieťový diagram zredukovaný na podobnú formu. Tu môžete určiť aktívnu zložku R, ktorá nezávisí od aktuálnej frekvencie, a jalovú zložku X, ktorá zahŕňa kapacitnú a indukčnú zložku.

Z grafického modelu, kde sú odpory znázornené vektormi, je zrejmé, že modul impedancie pre danú frekvenciu sínusového prúdu sa vypočíta ako dĺžka vektora, ktorá je súčtom vektorov X a R. Impedancia sa meria v ohmoch.

Prakticky v popisoch sínusových striedavých obvodov z hľadiska impedancie môžete nájsť pojmy ako «aktívno-indukčná povaha záťaže» alebo «aktívna kapacitná záťaž» alebo «čisto aktívna záťaž». To znamená nasledovné:

• Ak v obvode prevláda vplyv indukčnosti L, potom je reaktívna zložka X kladná, zatiaľ čo aktívna zložka R je malá — ide o indukčnú záťaž. Príkladom indukčnej záťaže je induktor.

• Ak v obvode prevláda vplyv kapacity C, potom je reaktívna zložka X záporná, zatiaľ čo aktívna zložka R je malá - ide o kapacitnú záťaž. Príkladom kapacitnej záťaže je kondenzátor.

• Ak v obvode prevláda aktívny odpor R, pričom reaktívna zložka X je malá, ide o aktívnu záťaž. Príkladom aktívnej záťaže je žiarovka.

• Ak je aktívna zložka R v obvode významná, ale indukčná zložka prevažuje nad kapacitnou zložkou, to znamená, že reaktívna zložka X je kladná, záťaž sa nazýva aktívna indukčná. Príkladom aktívnej indukčnej záťaže je indukčný motor.

• Ak je aktívna zložka R v obvode významná, zatiaľ čo kapacitná zložka prevažuje nad indukčnou zložkou, to znamená, že reaktívna zložka X je záporná, záťaž sa nazýva aktívna kapacitná. Príkladom aktívnej kapacitnej záťaže je napájanie žiarivky.

Pozri tiež:Čo je účinník (kosín Phi)