формула, взаимное влияние, нормы, характеристики
Частота электрического тока выступает одним из параметров качества электроэнергии и основной характеристикой режима энергосистемы. Количественно частота в энергосети равна количеству периодов в секунду. Изменение частоты в сети влияет на функционирование и, соответственно, производительность работы потребителей. Также свое влияние оказывает отклонение частоты на работу всей энергосистемы.
Нормируемые требования к показателям
В РФ требования к качеству работы энергосистемы стандартизированы.
В соответствии с ГОСТ 13109-97 частота в энергосистеме должна непрерывно поддерживаться на уровне f = 50 ± 0,2 Гц, при этом допускается кратковременное отклонение частоты до значения ∆f = 0,4 Гц.
Анализируя зависимость силы тока от частоты, можно сделать вывод, что если подключаемая нагрузка имеет чисто активный характер (к примеру, резистор), то в широком диапазоне сила тока от частоты иметь зависимость не будет. В случае достаточно высоких частот, когда индуктивность и ёмкость подключаемой нагрузки будут характеризоваться сопротивлением, сравнимым с активным, то сила тока будет иметь определенную зависимость от частоты.
Другими словами, при варьировании частоты тока происходит изменение ёмкостного сопротивления, изменение которого, в свою очередь, приводит к изменению тока, протекающего по цепи.
То есть при повышении частоты, снижается ёмкостное сопротивление, и повышается ток, протекающий по цепи.
Математическое выражение зависимости будет иметь следующий вид: I = UCω;
Зависимость при учете активного сопротивления будет определяться следующим выражением: I (ω) = UCω √(R2 • C2 • ω2 + 1).
Влияние частоты тока на электроприборы
Далее рассмотрим влияние частоты электрического тока. Увеличение частоты до сравнительно невысоких величин (1 — 10 тыс. Гц), обычно является следствием исключительно повышения номинальной мощности электроаппаратуры, поскольку таким образом возрастает проводимость газовых промежутков. Для измерения частоты в системе используют частотомеры.
Паровая турбина разрабатываются и создаются таким образом, чтобы при номинальной скорости вращения (частоте) обеспечивалась максимальная выходная мощность на валу. При этом уменьшение номинальной частоты является следствием возникновения потерь на удар пара о лопатки с единовременным повышением момента вращения, а повышение частоты — к снижению момента вращения.
Таким образом, наиболее экономичный режим работы достигается при оптимальной частоте.
Помимо этого, работа на пониженных частотах приводит к ускоренному износу рабочих лопаток и прочих частей и механизмов. Снижение частоты оказывает влияние на расход на собственные нужды станций.
коэффициент мощности, модуль сопротивления, угол сдвига фаз, модуль коэффициента передачи по напряжению относительно напряжения и индуктивности, страница 3
По полученным результатам построим частотные характеристики и нанесем на них экспериментальные точки.
1)Зависимость коэффициента мощности от частоты:
2) Зависимость модуля сопротивления от частоты:
3) Зависимость угла сдвига фаз от частоты:
4) Зависимость модуля коэффициента по напряжению относительно сопротивления от частоты:
5) Зависимость модуля коэффициента по напряжению относительно индуктивности от частоты:
- На заданной частоте определим проводимость и вычислим и параллельной схемы замещения цепи, для чего предварительно произведем расчет проводимости цепи:
Из расчетов общей проводимости можно сделать вывод, что активная проводимость , а реактивная – . Зная величины этих проводимостей вычислим значения активного сопротивления и индуктивности:
Соберем при помощи программы Electronics Workbench параллельную схему замещения с эквивалентными значениями сопротивления и индуктивности. В данной программе используются идеальные элементы, поэтому катушка индуктивности будет иметь активное сопротивление равное нулю. Вследствие этого время переходного процесса будет стремиться к бесконечности. Для установления конечного времени переходного процесса включим последовательно в ветвь с индуктивностью активное сопротивление. Для минимального изменения сопротивления схемы и для возможности увидеть полностью переходной процесс установим величину сопротивления 10 Ом. В итоге на осциллограмме можно наблюдать установление тока в цепи. А показания амперметра в эквивалентной схеме, по сравнению с показаниями в исходной, отличаются на незначительную величину, что свидетельствует о правильности эквивалентных расчетов.
Эквивалентная схема замещения RL цепи:
Осциллограмма для переходного процесса в параллельном RL контуре:
| Other results | |
| Он думает, что может расширить их диапазон частот. | He thinks he can broaden their range of frequency. |
| Теперь найдите настроечную панель сверх высоких частот на середине левой панели консоли. | Now find the VHF tuning panel on the middle left side of the console. |
| Эти люди — мои друзья, соратники в битве против зависимостей. | These people are my friends, fellow soldiers in the war against substance abuse. |
| Зарегистрированные электронные СМИ тоже имеют расхождения, но уже по факту наличия или отсутствия частот для вещания. | Likewise, discrepancies exist with registered digital media outlets, albeit on account of irregularities in transmission frequencies. |
| Введен дополнительный фильтр нижних частот. | An additional low frequency filter is introduced. |
| Наняты подрядчики для налаживания вещания в диапазоне коротких волн для сельских районов, в настоящее время ведется проверка частот. | Short wave services for rural areas have been contracted and testing of frequencies is ongoing. |
| Повышенная степень безопасности уменьшит риск повреждения подключенной акустической системы при перегрузках. Правильно сконструированный фильтр низких частот предотвратит появление нежелательных искажений. | Great care has been taken to ensure that the high power output of the 405 does not increase the risk of damage to the loudspeaker. |
| В идеале частотный спектр должен включать по меньшей мере две третьоктавные полосы частот, уровень которых превышал бы соответствующие полосы окружающего шума. | It is best that the frequency content includes at least two one-third octave bands, whose level exceeds the corresponding bands in the ambient noise. |
| В этой связи практикум отметил важность обсуждаемых в МСЭ вопросов, касающихся полос частот, распределенных одновременно для нескольких служб. | In that regard, the workshop noted the importance of the ongoing discussions in ITU concerning frequency bands with shared allocations. |
| В документе проводится различие между доступом к распределенным и нераспредленным диапазонам частот и функциям. | The paper drew a distinction between access to planned and to unplanned bands and services. |
| Оратор отмечает, что перечень диапазонов частот и служб, содержащийся в рабочем документе, не является исчерпывающим. | He pointed out that the list of frequency bands and services reproduced in the working paper was not exhaustive. |
| Большинство плановых присвоений остаются на бумаге, и в настоящее время практически невозможно выделить новые полосы частот для спутниковых сетей. | Most planned assignments existed only on paper and it had become virtually impossible to allocate new frequency bands for satellite networks. |
| Например, пакет kde полностью устанавливает среду KDE в вашей системе, привлекая различные KDE-пакетов в качестве зависимостей. | For instance, the kde package will install a complete KDE environment on your system by pulling in various KDE-related packages as dependencies. |
| Одновременно проводятся мероприятия по снижению заметности изделия в оптическом и инфракрасном диапазонах частот. | Additionally the vehicle acquires reduced optical and infrared signature. |
| Среднее значение коэффициентов чувствительности, рассчитанных для частот, равномерно распределенных на логарифмической шкале между. | The mean value of the sensitivity coefficients evaluated over frequencies which are evenly spaced on a logarithmic scale between. |
| система передачи времени и частот. | Time and frequency transmission system. |
| Более высокая эффективность использования диапазонов частот достигается за счет цифровой передачи сигналов, основанной на сложных методах кодирования. | Increased spectrum efficiency was achieved by using digital transmissions with sophisticated coding techniques. |
| У нас в семье зависимостей не было. | Pill poppers don’t run in our family. |
| Резонансные частоты колебаний электромагнитного поля выбирают в интервале частот от 10 КГц до 20 МГц. | The resonance oscillation frequencies of the electromagnetic field are selected from a frequency band ranging from 10KHz to 20MHz. |
| Они могут также осуществлять проверку сообщенных данных по территориальным единицам в ходе этапа анализа для более глубокого понимания текущих зависимостей и изменений во времени. | They can also review reported data by area during the analysis stage to better understand current data relationships and changes over time. |
| Один из этих экотипов приспособлен, чтобы жить ближе к поверхности, где свет намного интенсивнее, а разница его частот — больше. | One of those ecotypes adapted to live closer to the surface, where the light is much more intense and has a different frequency. |
| Для МТС покупка активов СМАРТС важна с целью расширения емкости частот в этих регионах в диапазоне 1800 MГц, которые оператор сможет использовать для развития сети LTE. | The acquisition will help MTS expand its spectrum resources in the above-mentioned regions within the 1800 MHz band, which is suitable for the rollout of LTE networks. |
| работающие на частотах свыше 10,5 ГГц и имеющие «мгновенную ширину полосы частот» более пол-октавы; | Operating frequencies exceeding 10.5 GHz and an instantaneous bandwidth of more than half an octave; or |
| Страна-сопротивленец номер два в Евросоюзе вручила неофициальное уведомление, что она также не планирует выполнять свои обещания относительно сокращения бюджетного дефицита. | The EU’s reluctant number two country has served unofficial notice that it, too, does not plan to abide by its deficit-reduction promises. |
| Низкая скорость интернет-подсоединения 128 Кб серьезно ограничивает использование форм обслуживания, требующих широкий диапазон частот (видеоконференции, звуковые передачи, сессии веб-экс и прочие услуги). | The low-speed connection of 128 Kb/s seriously curtails the use of services requiring a large bandwidth (videoconferences, audio, WebEx sessions and other services). |
| В скудном диапазоне частот средств массовой информации прошлого, в котором пространство и время были ограничены, СМИ вынуждены были выбирать истории, достойные интереса. | In the scarce bandwidth media of the past, in which space and time were limited, the media had to select stories worthy of reporting. |
| Вы можете выбирать из четырех частот периода, которые можно назначить периодам табелей учета рабочего времени. | You can choose from four period frequencies that can be assigned to timesheet periods. |
| Совет КОСПАС-САРСАТ утвердил также план постепенного прекращения использования спутниками частот 121,5/243 МГц для передачи сигналов бедствия, который призван помочь в проведении соответствующих мероприятий. | The COSPAS-SARSAT Council also approved a phase-out plan for 121.5/243 MHz satellite alerting services to help guide phase-out activities. |
| Итак, если переформулировать сказанное в виде простейших математических зависимостей, то и оценки вероятности, и соотношение риск/вознаграждение говорят в пользу сохранения пакета акций. | So, putting it in the simplest mathematical terms, both the odds and the risk/reward considerations favor holding. |
| как получить точную картину расцветки Марса, если передатчик имеет ужасную полосу пропускания частот? | How do you get back an accurate view of the color on Mars if you have a really terrible bandwidth to do it with? |
| У нас в семье зависимостей не было. | Pill poppers don’t run in our family. |
| Ваш разум должен быть тщательно настроен, огромное множество частот покрывают сенсосферу. | Your mind must be finely tuned, the frequencies covering the surface of the Sense-Sphere are numerous. |
| Я это поймал на сканере полицейских частот. | Picked it up on my police scanner. |
| Этот измеритель электромагнитных частот поможет нам выяснить реальны ли слухи о привидениях. | This electromagnetic frequency meter will help to determine whether the haunting rumors are true. |
| Мисс Ухура, в вашей последней записи допущена ошибка в графе частот. | Miss Uhura, your last subspace log contained an error in the frequencies column. |
| ЭЛЬФ — это акроним для обозначения экстремально низких частот на радиоволнах. | E.L.F is an acronym for extreme low frequency radio waves. |
| Они излучают импульс на триаксиллированной полосе частот. | They’re emitting the pulse on a triaxillating bandwidth. |
| Генератор помех передает мощный сигнал в широкой полосе частот, но ему не под силу тягаться с километровой обвязкой локальнойсетиethernet,выступающей в роли одной большой антенны. | A cellphone jammer broadcasts a powerful signal over a range of frequencies, but it can’t compete with an entire ethernet wired to serve as one big antenna. |
| Мистер Ворф, вызов по нижнему регистру частот, наиболее часто использовавшимся в прошлом веке. | Mr. Worf, open the lower band frequencies most commonly used in the last century. |
| Это гармонический преобразователь сверхвысоких частот. | Well, this is a harmonic microwave frequency converter. |
| Они жутко ограничены целой кучей инженерных косяков, таких как незащищенный диапазон частот. | They are severely limited by a whole heap of engineering issues, such as an unprotected frequency band. |
| Невозможно подстроить этот кодек под полосу частот спутника. | There’s no way this codec is ever gonna fit the satellite bandwidth. |
| ммм, я…я избавился от флэшки м твое кодирование слишком тяжелое для спутникового диапазона частот | Uh, I… I got rid of the flash drive, but your encryption is too robust for the satellite bandwidth. |
| Но у этого радио более широкий диапазон частот. | But this radio has a wider bandwidth. |
| Тогда я просканировала более низкий подпространственный диапазон частот. | Then I started to scan some of the lower subspace bandwidths. |
| Они охватывают широкий диапазон частот, нижний предел которого уходит далеко за пределы слышимости человеческого уха. | They range in frequency over a broadband of sounds down to frequencies well below the lowest sounds the human ear can make out. |
| Банда насиканских налетчиков вломилась в их центральный музей, используя ультразвуковой генератор высоких частот, чтобы создать резонансные колебания в структуре и разбить ее. | A band of Nausicaan raiders broke into their Central Museum by using a high-frequency ultrasonic generator to create a sympathetic vibration inside the webbing and shatter it. |
| Колебание частот на нижнем этаже. | The Ghost frequency of choice is on the ground level. |
| В смысле, возможно, я просто неуязвим для зависимостей. | I mean, maybe I’m just invulnerable to addiction. |
| Есть способы запеленговать сигнал, расположив в трех точках приемники близких частот… | There are ways of triangulating off the signal using similar log point reception areas… |
| Когда мы отыскали данные по преобразователям частот, то обнаружили, что на самом деле это экспорт, контролируемый комиссией по ядерному регулированию. | When we looked up those frequency converters, we immediately found out that they were actually export controlled by the nuclear regulatory commission. |
| Бедный маленький сопротивленец, не больно тебе? | Poor little resistance fighter, did you hurt yourself? |
| Тот сейчас же прекратил сопротивление и ушел на глубину. | The man quit struggling and slipped down into the depths. |
| Если бы она еще хоть слово сказала про ненасильственное сопротивление. | If she said one more thing about nonviolent resistance. |
| В скайсерфинге вы выпрыгиваете из самолета и используя сопротивление воздуха, делаете гимнастику в воздухе! | In skysurfing you jump out of aeroplane and use a board to “surf” the air, doing gymnastics in mid-air! |
| Девушка инстинктивно стремилась прежде всего сломить сопротивление побочных родственников, чтобы обойти с тыла позиции прямых. | Her instinct was to sap the opposition of the outlying portions of her family, so as to isolate the defences of her immediate people. |
| Добавочный вес и небольшое сопротивление скафандра движениям тела словно бы отчасти возмещали утраченную земную тяжесть. | Its extra weight, and the slight resistance it imposed on his motion, gave some of the illusion of the lost terrestrial gravity. |
| Французское Сопротивление нанесло по войскам захватчиков несколько болезненных ударов. | French Resistance forces carried out a series of deadly attacks on German forces. |
| Попытка ограбления, сопротивление при аресте, нападение на офицера полиции. | Attempted burglary, resisting arrest, assaulting a police officer. |
| Сопротивление, оказываемое стражами судов, угасло, как только пали самые стойкие из них. | The resistance offered by the boat guards declined as the strongest succumbed. |
Расчёт комплексного сопротивления круглого провода
Ввиду недостаточных вычислительных возможностей JavaScript (21 значащая цифра), конечная частота в расчёте ограничена (зависит от диаметра провода).
Ввиду большого объёма производимых расчётов возможны задержки (в пределах нескольких секунд) в построении графиков.
Зависимость комплексного сопротивления (Ом) от частоты (Гц)
Зависимость толщины скин-слоя (мм) от частоты (Гц)
Пояснения к расчёту
Расчёт комплексного сопротивления Z круглого провода переменному току с учётом поверхностного (скин) эффекта может быть выражено через параметры поля:
где:
R — активное сопротивление
X — реактивное сопротивление
r0 — радиус провода
l — длина провода
μ — относительная магнитная проницаемость
μ0 — магнитная постоянная
μ μ0
γ — электрическая проводимость
J0(Z) — функция Бесселя нулевого порядка
J1(Z) — функция Бесселя первого порядка
Глубину, на которой амплитуда волны уменьшается в е (~2,71828) раз, условно принимают за толщину скин-слоя (глубину проникновения поля):
|
Пожелания, замечания, рекомендации по улучшению раздела расчётов на нашем сайте просьба присылать по электронной почте [email protected] Разрешается копирование java-скриптов при условии ссылки на источник. |
ВСЕ РАСЧЁТЫ
Зависимость — входное сопротивление — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Зависимость — входное сопротивление
Cтраница 1
Зависимость входного сопротивления от напряжен ния сетки третьей. [1]
Зависимость входного сопротивления ( проводимости) двухполюсника от частоты называется его частотной характеристикой. Двухполюсники электрически эквивалентны, если их входные сопротивления ( проводимости) равны на любой частоте. [2]
Зависимость входного сопротивления каскада от частоты проявляется следующим образом. В схеме с общей базой в интервале частот от 1 кгц до предельно допустимой частоты усиления входное сопротивление каскада на сплавном транзисторе при активной нагрузке возрастает в 4 — 5 раз. В каскаде с общим эмиттером в аналогичных условиях имеет место уменьшение входного сопротивления в 1 3 — 1 5 раза. [3]
Зависимость входного сопротивления прибора от частоты вносит в результаты измерений дополнительную частотную погрешность. Последнее особенно важно учитывать при измерениях на повышенных частотах. [4]
Зависимость входного сопротивления линии от частоты получает в радиотехнике разнообразные применения. [5]
Зависимость входного сопротивления симметричного вибратора от его длины, изображенная на рис. 2.17, примерно такая же, как в аналогичной реальной разомкнутой линии. RA Rz Rn и реактивное Хд сопротивления антенны, которые отнесены к ее входным зажимам. [6]
Зависимость входного сопротивления защитного устройства от частоты имеет вид резонансной кривой. Частота собственного резонанса защитного устройства зависит от индуктивности заземляющего дросселя и емкости выводов устройства относительно земли. [8]
Зависимость входного сопротивления электронного вольтметра от частоты объясняется тем, что при токах высокой частоты оно имеет емкостный характер. Дело в том, что все детали входной цепи имеют небольшие паразитные емкости. Следовательно, параллельно входу пробника как бы присоединен конденсатор. Но она шунтирует вход пробника. [11]
Выясним зависимость входного сопротивления
Составить зависимость входного сопротивления от сопротивления нагрузки для цепочки, состоящей из трех звеньев, применив уравнения с гиперболическими функциями. [13]
Ввиду зависимости входного сопротивления вещательных ли-ий от частоты в выпрямительные каналы следует вводить эле-енты частотной коррекции. [15]
Страницы: 1 2 3 4 5
формула, от чего зависит, в чем измеряется реактивное сопротивление
Сопротивлением в электротехнике называют такую величину, которая характеризует противодействие отдельность части электрической сети или ее элементов электрическому току. Это основано на том, что сопротивление изменяет электрическую энергию и конвертирует ее в другие типы. Например, в сетях с переменных электротоком происходят необратимые изменения энергии и ее передача между участниками этой электроцепи.
Сопротивление как физическую величину трудно переоценить, так как она является одной из ключевых характеристик электричества в сети и прямо или пропорционально определяет силу тока и напряжение. Этот материал познакомит с такими понятиями как: активное сопротивление и реактивное сопротивление в цепи переменного тока, как проявляется зависимость активного сопротивления от частоты.
Какое сопротивление называется реактивным, какое активным
Активное электросопротивление — это важный параметр электрической сети, который обуславливает превращение электрической энергии, поступающей в участок электроцепи или в отдельный элетроэлемент в любой другой тип энергии: химическую, механическую, тепловую, электромагнитную. Процесс превращения при этом считаю необратимым.
Типы рассматриваемой величины и формулы ее расчетаРеактивное сопротивление по-другому называется реактансом и представляет собой сопротивляемость элементов электроцепи, которые вызывается измерением силы электротока или напряжения из-за имеющейся емкости или индуктивности этого элемента. При реактансе происходит обменный процесс между отдельным компонентом сети и источником энергии. Часто это понятие относят к простому электрическому сопротивлению, однако оно отличается некоторыми моментами.
Какие отличия
Отличия этих типов электросопротивления в том, что «внутри» активностного типа энергия не накапливается, так как она попадает в активностый элемент и отдается окружающей среде в виде другого ее типа. Это может быть тепло или механическое поднятие груза, свечение, химическая реакция, задание чему-либо скорости.
Важно! Преданная электроэлементу с активностным электросопротивлением энергия преображается и конвертируется, но не возвращается в сеть.
Сопротивляемость же реактивная, наоборот, копит энергию внутри себя за ¼ всего периода синусоидального электротока, а за следующую четверть возвращает ее обратно в сеть. То есть, в окружающую среду полученная энергия не передается.
Комплексная сопротивляемость отдельного элетроэлемента сети RВ активностном типе фазы электрических токов и напряжения совпадают, следовательно, выделяется некоторое количество электроэнергии. В реактивном виде фазы электротока и напряжения расходятся, поэтому энергия передается обратно. Это во многом объясняет то, что активностные электроэлементы нагреваются, а реактивные — нет.
Активная сопротивляемость в цепи переменного синусоидального токаОт чего зависит активное сопротивление
Активное электросопротивление зависит от сечения проводника. Это значит, что полезным сечением при электротоке с высокой частотой будет только тонкий наружный слой проводника. Из этого исходит также то, что активностное электросопротивление только возрастает с увеличением частоты электротока переменного типа.
Для того чтобы уменьшить поверхностный эффект проводника, по которому течет электроток высокой частоты, его изготавливают трубчатым и покрывают напылением металла, хорошо проводящего электрический ток, например, серебром.
Схема косвенного метода амперметра, вольтметра и ваттметраВ чем измеряется реактивное сопротивление
Само по себе, явление реактанса характерно только для цепей с электрическим током переменного типа. Обозначается оно латинской буквой «X» и измеряется в Омах. В отличие от активностного варианта, реактанс может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Знак «+» или «-» соответствует знаку, по которому сдвигается фаза электротока и напряжения. Знак положительный, когда ток отстает от напряжения и отрицателен, когда кот опережает напряжение.
Важно! Абсолютно чистое реактивное электросопротивление имеет сдвиг фазы на ± 180/2. То есть, фаза «двигается» на π/2.
Примером активной сопротивляемости — линия электропередачКак правильно измерять сопротивление
При работе с радиоаппаратурой иногда требуется измерять не только активностное, но и реактивное электросопротивление (индуктивность и емкость). Для измерений применяют косвенный метод использования мультиметра, а более точные значения получают при мостовом методе.
Активом сопротивляемости может выступать любой резисторКосвенный метод наиболее прост в своей реализации, так как не требует дополнительных схем включения. Одна требуется наличие трех отдельных приборов: амперметра, вольтметра и ваттметра. Если измерить напряжение и силу электротока в цепи, то можно получить полное электросопротивление: Z=U*I После измерения активностной мощности P, можно получить величину активного сопротивления отдельного элемента: R= P/I².
Обмотка трансформатора — один из примеров актива по превращению электроэнергииОбласти проявления
Реактанс электросопротивления проявляется в емкости и индукции. Первое обуславливается наличием емкости проводниках и обмотках или включением в электрическую цепь переменного тока различных конденсаторов. Чем выше емкость потребителя и угловой частоты сигнала электротока, тем меньше емкостная характеристика.
Сопротивляемость, которую оказывает проводник переменному току и электродвижущей силе самоиндукции, называется индуктивным. Оно зависит от индуктивности потребителя. Чем выше его индуктивность и выше частота переменного электротока, тем выше индуктивное электросопротивление. Выражается оно формулой: xl = ωL, где xl — это электросопротивление индукции, L — индуктивность, а ω — угловая частота тока.
Емкостный реактанс электросопротивление проявляется, например, в конденсаторе, который накапливает электроэнергию в виде электромагнитного поля между своими обкладками. Индуктивное электросопротивление можно наблюдать в дросселе, который накапливает энергию в виде магнитного поля внутри своей обмотки.
Активностным же электросопротивлением может обладать любой резистор, линии электропередач, обмотки трансформатора или электрического двигателя.
Индукция ЭДС может наблюдаться в дросселеТаким образом, активный резист и реактанс во многом отличаются друг от друга не только разницей по названию, но и по физическим свойствам. Первый вид превращает электроэнергию в другой вид и отдает ее в окружающую среду. Второй же — возвращает ее обратно в электросеть.
Волновое сопротивление
Волновое сопротивление — сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль однородной линии без отражения:
где U п и I п — напряжение и ток падающей волны;
U от и I от — то же отраженной волны.
Таким образом, величина волнового сопротивления не зависит от длины кабельной линии и постоянна в любой точке цепи.
В общем виде волновое сопротивление — комплексная величина и может быть выражена через действительную и мнимую части:
В табл. 3-1 приведены формулы для расчета Z в α θ β.
Волновое сопротивление коаксиального или одножильного кабеля в металлической оболочке
У изоляционных материалов, у которых диэлектрическая проницаемость почти не зависит от частоты,
где 3335,8 — постоянная, принятая МЭК; — коэффициент укорочения длины волны.
При расчете радиочастотных кабелей стремятся получить оптимальную конструкцию, обеспечивающую высокие электрические характеристики при наименьшем расходе материалов. Так, например, при использовании меди для внутреннего и внешнего проводников радиочастотного кабеля минимальное затухание достигается при отношении , ом, максимальная электрическая прочность — при , ом и максимум передаваемой мощности — при , ом.
Точность и стабильность параметров кабеля зависят от величины допусков диаметров внутреннего и внешнего проводников и стабильности ε.
Зависимость волнового сопротивления симметричного кабеля от частоты приведена на рис. 3-7. Модуль волнового сопротивления Z B с изменением частоты уменьшается от при f = 0 до и остается неизменным во всей области высоких частот. Угол волнового сопротивления равен нулю при f = 0 и на высоких частотах. На тональных частотах (f ≈ 800 гц) угол волнового сопротивления — наибольший. В кабельных линиях преобладает емкостная составляющая волнового сопротивления, и поэтому угол волнового сопротивления всегда отрицателен, а по величине не превышает 45°.
|
|
|
Рис. 3-7. Зависимость волнового сопротивления симметричного кабеля от частоты. |
В кабельной линии, однородной по электрическим характеристикам на всем протяжении от генератора до приемника, с нагрузкой по концам, имеющей сопротивление, равное волновому (Z r = Z n = Z B ), вся передаваемая электромагнитная анергия полностью поглощается приемником без отражения.
В неоднородных линиях и при несогласованных нагрузках в местах электрических несогласованности возникают отраженные волны и часть энергии возвращается к началу линии. Передаваемая энергия при несогласованной нагрузке значительно меньше, чем при согласованной.
Отраженные волны искажают частотную характеристику собственного волнового сопротивления кабеля. В этом случае на входе линии не волновое, а входное сопротивление Z вх .
Соотношение между энергией, поступающей к приемнику, и энергией отраженной зависит от сопротивлений приемника Z B и волнового Z B и характеризуется коэффициентом отражения
При согласованной нагрузке (Z n = Z в ) коэффициент отражения равен нулю, и энергия полностью поглощается приемником. При коротком замыкании (Z п = 0) и режиме холостого хода (Z n = ∞) коэффициенты отражения равны соответственно — 1 и + 1.
Для обеспечения хорошего качества связи и телевизионной передачи по коаксиальному кабелю необходимо, чтобы отклонение волнового сопротивления ΔZ не превышало 0,45 ом, что соответствует коэффициенту отражения
В результате деформаций или наличия эксцентриситета в расположении внутреннего проводника по отношению к внешнему параметры кабеля могут оказаться неравномерно распределенными по его длине. В местах неоднородностей происходят отклонения волнового сопротивления от номинального.
Волновое сопротивление спиральных кабелей (кабелей задержки)
Волновое сопротивление двухкоаксиальных кабелей (с индивидуальными экранами поверх изоляции) вычисляют по формулам для коаксиальных кабелей; оно равно сумме волновых сопротивлений обоих кабелей.
Волновое сопротивление симметричного кабеля в области частот f = 15 000 кгц и выше:
неэкранированного
экранированного
Входным сопротивлением Z вх называется сопротивление на входе линии при любом нагрузочном сопротивлении на ее конце и выражается отношением напряжения U 0 к току I o в начале линии:
где .
Таблица 3 — 1
Приближенные формулы для расчета вторичных параметров передачи кабелей связи
|
Область применения формул |
Соотношение между R и ωL |
Расчетные формулы |
||
|
α, неп/км |
β, рад/км |
Z в , ом |
||
|
Постоянный ток (f = 0) |
ωL = 0 |
|
0 |
|
|
Тональные частоты (f < 800 гц) |
|
|
|
|
|
Высокие частоты и кабели с повышенной индуктивностью |
|
|
|
|
|
Промежуточные частоты |
|
|
|
|
к содержанию
Зависимость от напряжения и частоты — Блог о пассивных компонентах
R Зависимость от напряжения 1,11Если мы подадим напряжение на резистор, его сопротивление немного упадет. для некоторых типов. Следовательно, изменение сопротивления отрицательное. Изменение приложенного напряжения на вольт называется коэффициентом напряжения , VC, и выражается в% / В или лучше, мкВ / В. Коэффициент определяется не только резистивным материалом, но и размерами, т.е.е., напряженность электрического поля и время приложения напряжения. Таким образом, MIL-STD-202, метод 309 предписывает измерения, когда напряжение прикладывается с перебоями менее 0,5 секунды. Выполняются два измерения: сопротивление (r) при 0,1 x номинальное напряжение (V R ) и сопротивление (R) при 1,0 x V R . Тогда коэффициент напряжения VC вычисляется как:
……………… [R1-13]
Если не принимать во внимание чисто металлические резистивные элементы, то общие значения коэффициента напряжения составляют от –10 до –100 мкВ / В. Зависимость от напряжения незначительна для значений сопротивления ниже 1000 Ом .
Явная зависимость напряжения в сочетании с переменным напряжением вызовет искажение и затухание третьей гармоники.
R 1,12 ЧАСТОТА ЗАВИСИМОСТИРезистор имеет определенную паразитную степень как емкости, так и индуктивности. Между витками имеется определенная емкостная связь. Индуктивность появляется уже в прямом проводе, приблизительно 1 нГн / мм длины, но усиливается действием катушки от обмоток и спиральных паттернов.В резисторах из углеродистой композиции проявляется только емкость, возникающая из множества параллельных токоведущих цепей.
На рисунке R1-17 показана эквивалентная схема, упрощенная до моделей для высоких и низких значений сопротивления.
Рисунок R1-17. Примеры схем замещения резисторов в разной степени упрощения.
Частотная зависимость сопротивления уменьшается на , если резисторы:
- имеют небольшие габариты.
- имеют низкое значение сопротивления.
- имеют тонкопленочную конструкцию. Благоприятен даже дизайн с толстой пленкой.
- имеют как можно более короткий вывод, как SMD.
- являются геометрически ровными, то есть без резких геометрических изменений вдоль корпуса резистора.
Как частотная зависимость может влиять на импеданс, показано на рисунке R1-18.
Рисунок R1-18. Примеры частотной зависимости как отношения импеданса переменного тока к сопротивлению постоянному току для некоторых различных типов резисторов:
- Состав углерода, ¼ Вт, 1 МВт.
- Углеродный состав, Вт, 100 кВт.
- Чип, толстопленочный, размер EIA 0603, 100 кВт; c »0,05 пФ; L »0,4 нГн.
- Металлическая глазурь или металлическая пленка, размер DIN 0207, 100 кВт; c »0,4 пФ.
- MELF, размер DIN 0204, 10 кВт.
- Чип, толстопленочный, размер EIA 0603, 10 кВт; c »0,05 пФ; L »0,4 нГн .; Чип, металлическая фольга, размер EIA 1210, 10 кВт.
- Чип, толстопленочный, размер EIA 0603, 1 кВт; c »0,05 пФ; L »0,4 нГн.
- MELF, размер DIN 0102, высокочастотная конструкция, 10 Вт; c »0.035 пФ; L »0,8 нГн.
- MELF, размер DIN 0204, 10 Вт.
- Чип, толстопленочный, размер EIA 0603, 10 Вт; c »0,05 пФ; L »0,4 нГн.
- Чип, тонкопленочный, размер EIA 0603, 100 Вт; c »0,035 пФ; L »1,2 нГн.
- Чип, толстопленочный, размер EIA 0603, 100 Вт; c »0,05 пФ; L »0,4 нГн.
Примеры на Рисунке R1-18 представляют собой только руководство. Они взяты из технических данных основных производителей. Обратите внимание, как значение сопротивления эквивалентного компонента влияет на параметры: Нет.3, 6, 7, 10 и 12. Другой пример, № 8, показывает MELF-компонент, которому с помощью специальной техники спирали придают превосходные высокочастотные характеристики. Как правило, частотная зависимость различных материалов резисторов может быть разделена на три группы:
| Технологии | Частотная зависимость |
| Состав углерода | высокий |
| Металлическая глазурь, металлокерамика, толстая пленка | от умеренного до низкого |
| Металлическая пленка, оксид металла и углеродная пленка | низкий |
Пленочные резисторы можно приблизительно классифицировать следующим образом:
- значений <100 Ом являются индуктивными. Значения
- от 100 до 470 Ом фактически являются резистивными. Значения
- выше 470 Ом являются емкостными.
ABC CLR: Глава R Резисторы
Зависимость от напряжения и частоты
Контент, лицензированный EPCI:
[1] EPCI Эксперты Европейского института пассивных компонентов оригинальные статьи
[2] CLR Passive Components Handbook by P-O.Fagerholt *
* используется под авторским правом EPCI от CTI Corporation, США
Содержание этой страницы находится под лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 Международная лицензия.
В чем разница между сопротивлением и импедансом?
Спросил: Венудхар
Ответ
Сопротивление — это понятие, используемое для постоянного тока (постоянного тока), тогда как импеданс — это эквивалент переменного тока (переменного тока).Сопротивление возникает из-за столкновения электронов в проводнике с ионной решеткой проводника, что означает преобразование электрической энергии в тепло.У разных материалов разное удельное сопротивление (свойство, определяющее, насколько резистивным будет материал заданных размеров).
Однако, рассматривая переменный ток, вы должны помнить, что он колеблется как синусоида, поэтому знак всегда меняется. Это означает, что необходимо учитывать другие эффекты, а именно индуктивность и емкость.
Индуктивность наиболее очевидна в витой проволоке. Когда через провод течет ток, вокруг него создается круговое магнитное поле. Если вы скручиваете провод в соленоид, поля вокруг провода суммируются, и вы получаете магнитное поле, подобное магнитному стержню снаружи, но вы получаете однородное магнитное поле внутри.С переменным током, поскольку знак всегда меняется, направление поля в проводах всегда меняется — поэтому магнитное поле соленоида также постоянно меняется. Теперь, когда силовые линии пересекают проводник, ЭДС создается таким образом, чтобы уменьшить создавшие его эффекты (это комбинация законов Ленца и Фарадея, которые математически утверждают, что E = N * d (thi) / dt, где thi магнитный поток). Это означает, что при протекании переменного тока через проводник индуцируется небольшая обратная ЭДС или обратный ток, уменьшая общий ток.
Емкость — это свойство, лучше всего иллюстрируемое двумя металлическими пластинами, разделенными изолятором (который мы называем конденсатором). Когда ток течет, электроны накапливаются на отрицательной пластине. Электрическое поле распространяется и отталкивает электроны на противоположной пластине, делая ее положительно заряженной. Из-за накопления электронов на отрицательной пластине входящие электроны также отталкиваются, поэтому общий ток в конечном итоге падает до нуля в результате экспоненциального затухания. Емкость определяется как заряд, накопленный / перемещаемый на конденсаторе, деленный на разность потенциалов на нем, а также может быть рассчитан по размеру пластин и примитивности изолятора.
Итак, просто сопротивление и импеданс имеют разное фундаментальное происхождение, хотя расчет их значений одинаков:
R = V / I
Ответил: Мартин Арчер, студент-физик, Имперский колледж Лондона, Великобритания
Импеданс — это более общий термин для сопротивления, который также включает реактивное сопротивление.
Другими словами, сопротивление — это противодействие постоянному электрическому току. Чистое сопротивление не меняется с частотой, и обычно единственное сопротивление рассматривается только при постоянном токе (постоянный ток — не меняется) электричестве.
Реактивное сопротивление, однако, является мерой сопротивления электричеству переменного тока из-за емкости или индуктивности. Это противодействие меняется с частотой. Например, конденсатор пропускает постоянный ток только короткое время, пока он не зарядится; в этот момент ток перестанет течь, и он будет выглядеть как открытое. Однако, если на этот конденсатор подается очень высокая частота (сигнал, который имеет напряжение, которое очень быстро меняется взад и вперед), конденсатор будет выглядеть как короткое замыкание.Конденсатор имеет реактивное сопротивление, обратно пропорциональное частоте. Катушка индуктивности имеет реактивное сопротивление, которое прямо пропорционально частоте — постоянный ток легко протекает, в то время как высокочастотный переменный ток прекращается.
Импеданс — это суммарный вклад как сопротивления, так и реактивного сопротивления. Это важно для анализа и проектирования переменного тока. На постоянном токе реактивные элементы могут быть заменены их стационарной моделью (конденсатор-> разомкнут, индуктор-> короткое замыкание) и может быть учтено сопротивление. (это неверно для анализа переходных процессов)
Важно отметить, что, хотя энергия поступает в оба, она «сгорает» только из-за сопротивления.Мощность должна быть выражена в виде активной и реактивной мощности. Резистивная мощность фактически сжигает энергию в тепло, в то время как реактивная мощность просто накапливает энергию в E-полях и B-полях.
Часто вы слышите об «импедансе» линий передачи, таких как кабели, которые проходят между компонентами вашей стереосистемы, и об импедансе таких вещей, как динамики. Вы также услышите, что важно совместить их, иначе вы получите отражение.
Это гораздо более сложный предмет, который несколько ответов прокомментировали в недавних вопросах о свете и его скорости.
Однако я хочу упомянуть, что когда вы слышите об импедансе линии передачи, такой как кабель динамика, антенна, коаксиальный кабель или что-то еще, это не означает энергию, которая «сжигается» в кабеле. Это связано с тем, как энергия накапливается в кабеле при распространении по нему. Кабель не нагревается (ну, на самом деле это так, но для простоты предполагается случай без потерь) становится горячее по мере прохождения сигнала по нему. Неправильно думать о 75-омном кабеле как о 75-омном резисторе.«Эти 75 Ом — это чисто реактивное сопротивление (в идеале, хотя в реальных кабелях действительно есть затухание).
Обратите внимание, что импеданс и реактивное сопротивление даны в единицах «Ом», как и сопротивление. Емкость измеряется в Фарадах, а индуктивность — в Генри, и они относятся к импедансу, но не являются мерой импеданса. Как я уже сказал, импеданс конденсатора обратно пропорционален его емкости, а импеданс катушки индуктивности прямо пропорционален его индуктивности.
Это может показаться немного абстрактным.Импеданс на самом деле представляет собой абстракцию гораздо более сложных вещей (таких как постоянные времени и время нарастания), которые инженеры-электрики должны постоянно учитывать. Идея «импеданса» позволяет объединить многие из этих вещей в одну тему, чтобы их было легче передать.
Короткий ответ — импеданс включает реактивное сопротивление, а реактивное сопротивление включает эффекты, которые зависят от частоты из-за индуктивности и емкости.
Ответил: Тед Павлик, студент-электротехник, Ohio St.
Разница между сопротивлением и импедансом
Сопротивление в зависимости от импеданса. Основное различие между сопротивлением и импедансом заключается в их поведении по отношению к переменному и постоянному току. В то время как сопротивление контролирует поток переменного и постоянного тока, импеданс просто определяет альтернативный ток. Это означает, что импеданс используется только в системах переменного тока и не используется в диаграммах постоянного тока. Еще одно существенное различие для определения сопротивления vs.Импеданс — это импеданс, который можно комбинировать с индуктивным реактивным сопротивлением, сопротивлением или емкостным реактивным сопротивлением. В то время как сопротивление означает только сопротивление инструмента. Мы должны знать их применение в цепях переменного и постоянного тока, прежде чем разбираться в зависимости сопротивления от импеданса. Следует учитывать, что оба метода расчета стоимости одинаковы с уравнением R = V / I (закон Ома).
Знакомство с разницей между сопротивлением и импедансомЗнание различий между сопротивлением и импедансом требует рассмотрения нескольких факторов, таких как их фундаментальное объяснение, действительные и мнимые числа, форма систем, в которых они могут применяться, их символическое представление , другие элементы, от которых они зависят, влияние на них частоты, потребляемой мощности, фазового сдвига и сэкономленной энергии.
Разница между сопротивлением и импедансом (Ссылка: byjus.com )Сопротивление вводится на основе движения электрона в проводнике, вызванного ионной решеткой материала, которая обеспечивает преобразование электрической энергии в тепло. Следует учитывать, что электрическое сопротивление — это форма, противоположная установившемуся току. Полное сопротивление зависит от частоты, если оно находится в системе постоянного тока.
Импеданс — это определение характера электрических цепей переменного тока, которое формируется на основе емкости и индуктивности.Это значение также изменяется в зависимости от частоты. Импеданс и реактивное сопротивление обычно представлены как одни и те же инструменты и используются как взаимозаменяемые. Важно отметить, что реактивное сопротивление — это сопротивление, на которое на диаграмме переменного тока влияют конденсаторы и катушки индуктивности, а импеданс — это значение, которое оценивается как сумма реактивного сопротивления и сопротивления. На следующем рисунке дан трнгл импеданса, который схематически определяет зависимость сопротивления от импеданса. Посетите здесь, чтобы узнать больше о различиях между сопротивлением и импедансом.
Треугольник импеданса для определения сопротивления по сравнению с импедансом (Ссылка: Engineer-educators.com )Поскольку мы знаем, как предоставить ток или напряжение в качестве вектора, мы можем обеспечить это соотношение при настройке на основные пассивные участки цепи, такие как сопротивление, когда подключен к однофазному источнику переменного тока.
Любой полный прибор главной цепи, такой как резистор, может быть представлен математически на основе его тока и напряжения, а в инструкциях к резисторам мы видим, что напряжение внутри чисто омического резистора напрямую связано с протекающим через него током. как объясняется законом Ома.
Сопротивление при синусоидальном питанииКогда переключатель находится в выключенном состоянии, на резистор (R) подается переменное напряжение (В). Это напряжение может заставить ток двигаться. Этот ток будет увеличиваться и уменьшаться по мере того, как основное напряжение растет и падает с синусоидальной формой. Напряжение и ток достигнут своего пикового значения или максимума, потому что нагрузка представляет собой сопротивление, и вернутся к нулевому значению в одно и то же время, то есть они улучшаются и уменьшаются одновременно и вводятся как «синфазные».Рассмотрим схему ниже.
Сопротивление переменного тока с синусоидальным источником питания (Ссылка: electronics-tutorials.ws )Затем электрический ток, который движется внутри сопротивления переменного тока, изменяется во времени в синусоидальном формате и представлен частотным уравнением I (t), где I — максимальное значение тока, а θ — коэффициент фазового угла. Мы также можем представить это для любого специального тока, который является током, протекающим внутри резистора. Таким образом, пиковое напряжение или максимум на выводах R можно получить по закону Ома как:
В (t) = R.I (t) = R. {I} _ {m} .sin (\ omega t + \ theta)
и полученная величина тока i может быть вычислена:
{i} _ {R ( t)} = {I} _ {R (max)} .sin (\ omega t)
Итак, для конкретной резистивной системы переменный ток в резисторе изменяется в зависимости от используемого напряжения через него, следуя равной синусоидальной формат. Поскольку основная частота равна как току, так и напряжению, их векторы также будут иметь одинаковые значения.
Другими словами, нет сдвига фаз между напряжением и током при приложении сопротивления переменного тока. Таким образом, ток может получить минимальную, максимальную и нулевую величину всякий раз, когда напряжение достигает минимального, максимального и нулевого значений на своей синусоидальной диаграмме.
Синусоидальные формы сигналов для сопротивления переменному токуЭто «синфазное» влияние также может быть вызвано условием вектора. Сопротивление — это реальная величина в сложной области, означающая, что не существует мнимой величины.Таким образом, поскольку ток и напряжение находятся в одной фазе друг с другом, между ними не будет сдвига фаз (θ = 0).
Синусоидальные формы сигналов для сопротивления переменному току (Ссылка: electronics-tutorials.ws )Итак, векторы каждого значения представлены в наложенном режиме и показаны на той же базовой оси. Режим преобразования из синусоидальной области времени по сравнению с форматом вектора можно получить в следующем разделе.
Фазорная диаграмма для сопротивления переменному току Фазорная диаграмма для сопротивления переменному току (Ссылка: electronics-tutorials.ws )Поскольку вектор обеспечивает среднеквадратичное значение величин тока и напряжения, отличных от вектора, который представляет максимальное или пиковое значение, при разделении пикового количества временных членов выше на √2 вводится уравнение основного вектора тока-напряжения. как отношения RMS.
I = \ frac {{I} _ {m}} {\ sqrt {2}} <\ theta
V = \ frac {R. {I} _ {m}} {\ sqrt {2 }} <\ Theta
R = \ frac {V} {I} = \ frac {(R.{I} _ {m}) / \ sqrt {2} <\ theta} {{(I} _ {m}) / \ sqrt {2} <\ theta}
И фазовое соотношение можно получить следующим образом :
V = R. {I} _ {rms} <\ theta
I = {I} _ {rms} <\ theta
V <{\ theta} _ {v} = {I } <{\ theta} _ {i}
{\ theta} _ {v} = {\ theta} _ {i} (синфазно)
Это означает, что фиксированное сопротивление в системе переменного тока генерирует уравнение между его векторами тока и напряжения тем же методом, что и диаграмма тока и напряжения резисторов в системе постоянного тока.Хотя на диаграмме постоянного тока это уравнение обычно называется сопротивлением, как это вводится законом Ома, в синусоидальной форме диаграммы переменного тока это соотношение тока и напряжения теперь вводится как импеданс.
Что такое импеданс?Как для переменного, так и для постоянного тока эта диаграмма V-I обычно линейна при фиксированном сопротивлении. Таким образом, при применении резисторов в системах переменного тока символ сопротивления с Z обычно используется для обозначения его сопротивления. В результате мы можем правильно объяснить, что сопротивление постоянному току равно сопротивлению переменного тока для резистора или Z = R.
Вектор импеданса обозначается буквой (Z) для системы переменного тока с единицей измерения Ом (Ом), такой же, как для цепей постоянного тока. Таким образом, импеданс можно оценить как:
Z = \ frac {V} {I} \ Omega
Импеданс также может быть представлен комплексным значением, поскольку он основан на частоте системы, ω, когда используются определенные инструменты. Но в форме постоянной резистивной системы этот компонент всегда равен нулю, и окончательная формула для импеданса в этой конкретной цепи будет:
Z = R + j0 = \ quad R \ Omega ‘s
Потому что фазовый сдвиг между током и напряжением в полностью резистивной системе переменного тока равен нулю, коэффициент мощности также должен быть равен нулю.{2}} {R} \ quad Watts
, которые соответствуют закону Ома для систем постоянного тока. Таким образом, эффективная энергия, используемая сопротивлением переменного тока, такая же, как мощность, используемая конкретным резистором в системе постоянного тока.
Многие системы переменного тока, включая нагревательные цепи и лампы, имеют только фиксированное омическое сопротивление. В этих схемах мы можем использовать как закон Кирхгофа, закон Ома, так и простые уравнения схемы для оценки и определения тока, напряжения, импеданса и энергии, как в анализе систем постоянного тока.При работе с такими методами обычно используются среднеквадратичные значения.
Сводка по импедансуПри определенном сопротивлении в цепи переменного тока напряжение и ток являются «синфазными», поскольку в системе отсутствует фазовый сдвиг. Ток внутри сопротивления напрямую связан с напряжением в нем с линейной зависимостью в системе переменного тока, которую можно ввести как импеданс.
Импеданс, обозначаемый знаком Z в фиксированном сопротивлении, представляет собой комплексное число, включающее действительное сечение, которое представляет собой практическое значение сопротивления (R), и мнимое нулевое сечение (j0).Следовательно, закон Ома может применяться в системах, имеющих сопротивление переменному току, для оценки этих токов и напряжений.
Теперь мы можем рассмотреть две схемы, чтобы лучше понять зависимость сопротивления от импеданса.
В цепи (1) только одна часть сопротивления (R) подключена к источнику переменного тока. Это сопротивление — вся дополнительная часть схемы. Значение инструмента, который контролирует поток тока в системе переменного тока, обычно называется импедансом. Итак, импеданс этой цепи можно представить как Z = R, а мнимое значение этого элемента равно нулю.
В цепи (2) приборы контроля тока — это L, R и C, и, следовательно, их соединение, все вместе, можно рассматривать как полное сопротивление. Величину импеданса можно рассчитать по формуле Z = R + j (ωL-1 / ωC), где (-j / ωC) и jωL — емкостное и индуктивное реактивное сопротивление соответственно. Поскольку ω равно 2πf, значение импеданса зависит от частоты источника питания.
Ключевые различия между сопротивлением и импедансомКлючевые различия между сопротивлением и импедансом кратко описаны ниже и в сравнительной таблице:
Сопротивление используется на электрической схеме для управления протеканием тока.Этот ток может быть переменным или постоянным. Независимо от формы тока сопротивление определяет протекание тока.
Импеданс — это общий термин для комбинации индуктивного реактивного сопротивления, сопротивления или емкостного типа реактивного сопротивления. Это означает комплекс сопротивления и различные типы реактивного сопротивления в разных формах и форматах.
Сопротивление используется как в системах постоянного, так и переменного тока, в то время как полное сопротивление используется только в цепи переменного тока.
Сопротивление определяется как (R) на диаграммах и уравнениях, а полное сопротивление представлено как (Z).
Сопротивление — это конкретное значение, включающее только действительные числа. Например, 5 Ом, 10 Ом и т. Д. Но импеданс включает как мнимые, так и действительные числа. Например: 5R + 10ij, где 10R — действительное значение, а 10ij — мнимое сечение.
Более одного сопротивления добавляются просто в математическом формате. Это означает, что если три сопротивления равны 1 рэнд, 2 рэнд и 3 рэнд, то общая сумма будет ( 1 + 2 рэнд + 3 рэнд).С другой стороны, мы не можем добавить два или более импеданса этим методом. Их нужно добавлять векторно.
Значение сопротивления системы не изменяется в зависимости от частоты постоянного или переменного тока, в то время как полное сопротивление изменяется с изменением частоты.
Импедансы включают как фазовый угол, так и величину, в то время как сопротивление не имеет фазового сдвига в своей структуре.
Если сопротивления были выдержаны в электромагнитном поле, они показывают рассеивание мощности в любом веществе.Точно так же, если полное сопротивление подвергается воздействию электромагнитной системы, оно представляет как накопление энергии, так и рассеивание мощности.
Активная мощность потребляется сопротивлением. В импедансе активная мощность используется резистивной секцией, а пассивная мощность — индуктивной секцией.
На следующем рисунке показана сравнительная таблица в кратком формате, чтобы более четко понять предмет зависимости сопротивления от импеданса. Таблица сравнения
(Ссылка: circuitglobe.com )Разница между сопротивлением и импедансом (со сравнительной таблицей)
Разница между сопротивлением и Импеданс объясняется ниже с учетом различных факторов, таких как базовое определение сопротивления и импеданса, тип схемы, в которой они работают, элементы, от которых они зависят, их символическое представление, реальное и мнимое. чисел, влияние частоты на них, фазовый угол, рассеиваемая мощность и запасенная энергия.
Разница между сопротивлением и импедансом приведена ниже в табличной форме .
| ОСНОВАНИЕ | СОПРОТИВЛЕНИЕ | ИМПЕДАНС |
|---|---|---|
| Определение | Противодействие протеканию тока в электрической цепи известно как сопротивление. | Сопротивление протеканию тока в цепи переменного тока из-за сопротивления, емкости и индуктивности известно как импеданс. |
| Цепь | Сопротивление возникает как в цепи переменного, так и постоянного тока. | Импеданс возникает только в цепи переменного тока. |
| Элементы | Вклад резистивного элемента в схему. | Это вклад как сопротивления, так и реактивного сопротивления. |
| Символ | Обозначается R | Обозначается Z |
| Действительное и мнимое значение | Сопротивление — это простое значение, состоящее только из действительных чисел.Например: 3,4 Ом, 6,2 Ом и т. Д. | Импеданс — это комплексное значение, состоящее из действительных и мнимых значений. Например: R + ij |
| Частота | Сопротивление в цепи постоянно и не меняется в зависимости от частоты переменного или постоянного тока. | Импеданс зависит от частоты переменного тока. |
| Фазовый угол | У сопротивления нет фазового угла. | Импеданс имеет величину и фазовый угол. |
| Рассеиваемая мощность и запасенная энергия | Представляет собой рассеиваемую мощность в любом материале, только если он находится в электромагнитном поле. | Если он находится в электромагнитном поле, он представляет собой как рассеиваемую мощность, так и запасенную энергию. |
Сопротивление просто определяется как сопротивление потоку электрического тока в цепи.
Импеданс — это противодействие прохождению переменного тока из-за любых трех компонентов: резистивных, индуктивных или емкостных. Это комбинация сопротивления и реактивного сопротивления в цепи.
Ключевые различия между сопротивлением и импедансом
- Противодействие протеканию тока в электрической цепи, будь то переменный или постоянный ток, известно как сопротивление.Противодействие протеканию тока в цепи переменного тока из-за сопротивления, емкости и индуктивности известно как импеданс.
- Сопротивление возникает как в цепи переменного, так и в цепи постоянного тока, тогда как полное сопротивление имеет место только в цепи переменного тока.
- Сопротивление — это вклад резистивного элемента в цепи, тогда как вклад как сопротивления, так и реактивного сопротивления формирует импеданс.
- Сопротивление обозначается (R), а полное сопротивление — (Z).
- Сопротивление — это простое значение, состоящее только из действительных чисел.Пример: 3,4 Ом, 6,2 Ом и т. Д. Импеданс состоит из действительных и мнимых чисел. Пример: R + ij, где R — действительное число, а ij — мнимая часть.
- Сопротивление цепи не меняется в зависимости от частоты переменного или постоянного тока, тогда как полное сопротивление изменяется с изменением частоты.
- Импеданс имеет как величину, так и фазовый угол, тогда как сопротивление не имеет фазового угла.
- Сопротивление в электромагнитном поле представляет собой рассеивание мощности в любом материале.Точно так же, если импеданс подвергается воздействию магнитного поля, он представляет собой как рассеивание мощности, так и накопление энергии.
Таким образом, сопротивление и импеданс — это две совершенно разные термины.
Электроника 102 — Урок 9
Что такое импеданс?
Если вы зашли так далеко, вы должны помнить, что сопротивление — это противодействие. к потоку тока. В частности, сопротивление — это противостояние поток постоянного тока (DC).Постоянный ток — это ток, который непрерывно течет в одном направлении, в отличие от переменного тока, который чередуется между положительными и отрицательными значениями.
Примечание: есть частный случай, когда сила тока колеблется, но всегда течет в одном направлении. В большинстве случаев это можно рассматривать как сумму DC ток, который имеет среднее значение флуктуирующего тока и переменного тока равняется переменной части. Таким образом, влияние части постоянного тока будет оцениваться как если бы постоянный ток был сам по себе, и мы сделаем то же самое для части переменного тока.Это не всегда так, но пока будет достаточно.
В оставшейся части этого урока, когда я имею в виду переменный ток, я имею в виду истинный переменный ток. без компонента постоянного тока.
Импеданс — это сопротивление протеканию переменного тока. Если рассматривать DC в быть частным случаем переменного тока (это переменный ток, где частота равна нулю), то мы можем Считайте сопротивление частным случаем импеданса (импеданса на нулевой частоте).
Сопротивление легко измерить омметром.Импеданс сложнее потому что вам нужен источник переменного тока, и вы должны уметь измерять напряжение переменного тока и ток. Кроме того, переменный ток может быть любой частоты, от постоянного до дневного, поэтому когда вы говорите об импедансе, вы должны убедиться, что частота или указаны интересующие частоты.
Например, заявление о том, что такое или такое устройство имеет импеданс 50 Ом, может не иметь большого значения. если вы не укажете частоту или полосу пропускания, где это измеряется.
Во многих случаях подразумевается пропускная способность. Например, если коаксиальный кабель должен иметь полное сопротивление 50 Ом, в спецификацию кабеля также будет включено используемый частотный диапазон, в котором будет применяться значение импеданса.
Вот простая схема, которая продемонстрирует сопротивление катушки индуктивности:
Импеданс-1.asc
Таким образом, при постоянном токе выходное напряжение фактически составляет половину входного напряжения:
V (выход) = V (источник) * R
1 / (R 1 + R 2 ) В этом случае, поскольку R1 и R2 имеют сопротивление 50 Ом,V (выход) = V (источник) * 50 / (50 + 50) = V (источник) / 2
В области переменного тока мы больше не можем пренебрегать индуктивностью.Катушка индуктивности обеспечивает сопротивление из-за прохождения переменного тока, что эквивалентно сопротивлению для постоянного тока.Импеданс катушки индуктивности равен
Z = L * 2 * Pi * F
Где Z — импеданс в Ом, L — индуктивность в Генри, PI — 3,141592654 … и F — частота в Герцах.Таким образом, в мире переменного тока выходное напряжение как функция входного напряжения становится:
V (выход) = V (источник) * (R
1 + Z (L 1 ) / (R 1 + R 2 + Z (L 1 )) И вот ответ анализа переменного тока:
<Импеданс-2.png>
По мере увеличения частоты сопротивление катушки индуктивности становится более важным и коэффициент делителя больше не равен 2, а меньше, асимптотически 0 дБ или коэффициент усиления, равный единице.
Банкноты
- Катушки индуктивности не действуют при постоянном токе:
Это правда, но будьте осторожны, DC не всегда то, чем кажется. Когда ты прервать постоянный ток, ток должен измениться с некоторого значения до нуля, и что происходит, когда ток прерывается, больше не регулируется «только постоянным током» правила.Например, если у вас есть индуктор, включенный последовательно в цепи постоянного тока, которая потребляет ток, и вы внезапно открываете поток тока, щелкая выключателем, индуктор генерирует скачок напряжения, который может во много раз превышать напряжение постоянного тока, первоначально приложенное к цепи.
В более общем смысле, каждый раз, когда изменяется напряжение или ток постоянного тока, правила постоянного тока больше не применяются.
Ссылки
Основы электричества: сопротивление, индуктивность и емкость
Электронные схемы являются неотъемлемой частью почти всех технологических достижений, достигнутых в нашей жизни сегодня. Сразу приходят на ум телевидение, радио, телефоны и компьютеры, но электроника также используется в автомобилях, кухонной технике, медицинском оборудовании и промышленных системах управления.В основе этих устройств лежат активные компоненты или компоненты схемы, которые электронным образом управляют потоком электронов, например, полупроводники. Однако эти устройства не могли функционировать без гораздо более простых пассивных компонентов, которые предшествовали полупроводникам на многие десятилетия. В отличие от активных компонентов, пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, не могут управлять потоком электронов с помощью электронных сигналов.
Сопротивление
Как следует из названия, резистор — это электронный компонент, который препятствует прохождению электрического тока в цепи.
В металлах, таких как серебро или медь, которые обладают высокой электропроводностью и, следовательно, низким удельным сопротивлением, электроны могут свободно переходить от одного атома к другому с небольшим сопротивлением.
Электрическое сопротивление компонента схемы определяется как отношение приложенного напряжения к протекающему через него электрическому току, согласно HyperPhysics, веб-сайту физических ресурсов, размещенному на кафедре физики и астрономии в Университете штата Джорджия. Стандартной единицей измерения сопротивления является ом, названный в честь немецкого физика Георга Симона Ома.Он определяется как сопротивление в цепи с током 1 ампер при 1 вольте. Сопротивление можно рассчитать с помощью закона Ома, который гласит, что сопротивление равно напряжению, разделенному на ток, или R = V / I (чаще записывается как V = IR), где R — сопротивление, V — напряжение, а I — ток.
Резисторы обычно делятся на постоянные и переменные. Резисторы с фиксированным значением представляют собой простые пассивные компоненты, которые всегда имеют одинаковое сопротивление в установленных пределах по току и напряжению.Они доступны в широком диапазоне значений сопротивления от менее 1 Ом до нескольких миллионов Ом.
Переменные резисторы — это простые электромеханические устройства, такие как регуляторы громкости и переключатели яркости, которые изменяют эффективную длину или эффективную температуру резистора, когда вы поворачиваете ручку или перемещаете ползунок.
Пример индуктора из медного провода, установленного на печатной плате. (Изображение предоставлено Shutterstock)Индуктивность
Индуктор — это электронный компонент, состоящий из катушки с проволокой, через которую проходит электрический ток, создающий магнитное поле.Единицей измерения индуктивности является генри (H), названный в честь Джозефа Генри, американского физика, который открыл индуктивность независимо примерно в то же время, что и английский физик Майкл Фарадей. Один генри — это величина индуктивности, которая требуется для создания 1 вольт электродвижущей силы (электрического давления от источника энергии), когда ток изменяется со скоростью 1 ампер в секунду.
Одним из важных применений индукторов в активных цепях является то, что они имеют тенденцию блокировать высокочастотные сигналы, пропуская низкочастотные колебания.Обратите внимание, что это противоположная функция конденсаторов. Объединение двух компонентов в цепь может выборочно фильтровать или генерировать колебания практически любой желаемой частоты.
С появлением интегральных схем, таких как микрочипы, индукторы становятся все менее распространенными, потому что трехмерные катушки чрезвычайно трудно изготовить в двумерных печатных схемах. По этой причине, по словам Майкла Дубсона, профессора физики из Университета Колорадо в Боулдере, микросхемы разрабатываются без катушек индуктивности и вместо них используют конденсаторы для достижения практически тех же результатов.
Несколько примеров конденсаторов. Конденсаторы хранят электрический заряд. (Изображение предоставлено Питером Матисом, Университет Колорадо)Емкость
Емкость — это способность устройства накапливать электрический заряд, и поэтому электронный компонент, который накапливает электрический заряд, называется конденсатором. Самый ранний пример конденсатора — лейденская банка. Это устройство было изобретено для накопления статического электрического заряда на проводящей фольге, которая выстилала внутреннюю и внешнюю поверхность стеклянной банки.
Простейший конденсатор состоит из двух плоских проводящих пластин, разделенных небольшим зазором. Разность потенциалов или напряжение между пластинами пропорциональна разнице в количестве заряда на пластинах. Это выражается как Q = CV, где Q — заряд, V — напряжение, а C — емкость.
Емкость конденсатора — это количество заряда, которое он может хранить на единицу напряжения. Единицей измерения емкости является фарад (Ф), названный в честь Фарадея, и определяется как способность хранить 1 кулон заряда с приложенным потенциалом 1 вольт.Один кулон (C) — это количество заряда, переносимого током в 1 ампер за 1 секунду.
Для повышения эффективности обкладки конденсатора уложены слоями или намотаны катушками с очень маленьким воздушным зазором между ними. В воздушном зазоре часто используются диэлектрические материалы — изоляционные материалы, которые частично блокируют электрическое поле между пластинами. Это позволяет пластинам накапливать больше заряда без искрения и короткого замыкания.
Конденсаторы часто встречаются в активных электронных схемах, использующих колебательные электрические сигналы, например, в радиоприемниках и звуковом оборудовании.Они могут заряжаться и разряжаться почти мгновенно, что позволяет использовать их для создания или фильтрации определенных частот в цепях. Колебательный сигнал может заряжать одну пластину конденсатора, в то время как другая пластина разряжается, а затем, когда ток меняется на противоположное, он заряжает другую пластину, в то время как первая пластина разряжается.
Как правило, более высокие частоты могут проходить через конденсатор, а более низкие частоты блокируются. Размер конденсатора определяет частоту среза, при которой сигналы блокируются или пропускаются.Комбинированные конденсаторы могут использоваться для фильтрации выбранных частот в заданном диапазоне.
Суперконденсаторы производятся с использованием нанотехнологий для создания сверхтонких слоев материалов, таких как графен, для достижения емкости, в 10–100 раз превышающей емкость обычных конденсаторов того же размера; но они имеют гораздо более медленное время отклика, чем обычные диэлектрические конденсаторы, поэтому их нельзя использовать в активных цепях. С другой стороны, их иногда можно использовать в качестве источника питания в определенных приложениях, например, в микросхемах памяти компьютера, чтобы предотвратить потерю данных при отключении основного питания.
Конденсаторы также являются критически важными компонентами устройств синхронизации, например, разработанных компанией SiTime, базирующейся в Калифорнии. Эти устройства используются в самых разных приложениях, от мобильных телефонов до высокоскоростных поездов и торговли на фондовом рынке. Это крошечное устройство синхронизации, известное как МЭМС (микроэлектромеханические системы), для правильной работы полагается на конденсаторы. «Если резонатор [колебательный компонент в устройстве синхронизации] не имеет нужного конденсатора и емкости нагрузки, схема синхронизации не будет надежно запускаться, а в некоторых случаях она вообще перестает колебаться», — сказал Пиюш Севалия, исполнительный директор. вице-президент по маркетингу в SiTime.
Дополнительные ресурсы:
Эта статья была обновлена 16 января 2019 г. участником Live Science Рэйчел Росс.
Калькулятор импеданса конденсатора• Калькуляторы электрического, радиочастотного и электронного оборудования • Онлайн-преобразователи единиц измерения
Обратите внимание, что величина импеданса идеального конденсатора равна его реактивному сопротивлению. Однако они не идентичны из-за фазового сдвига между напряжением и током в емкостной цепи. Для расчета используется следующая формула:
где:
X C — реактивное сопротивление конденсатора в Ом (Ом),
Z C — реактивное сопротивление конденсатора в Ом (Ом). ),
ω = 2πf — угловая частота в рад / с,
j — мнимая единица,
f — частота в герцах (Гц) и
C — это емкость в фарадах (Ф).
Для расчета введите емкость и частоту, выберите единицы измерения, и результат будет показан в омах.
График зависимости реактивного сопротивления идеального конденсатора X C от частоты f для данной емкости показывает обратную пропорциональность частоте
Конденсатор — это пассивный обычно двухконтактный электрический компонент, состоящий в основном из двух электрических проводников, часто в форма тонких металлических пластин, разделенных диэлектриком, например пластиковой пленкой, керамикой, бумагой или даже воздухом.Конденсаторы используются для хранения энергии в виде электрического заряда.
Когда первоначально незаряженный конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения постоянного тока, он заряжается до приложенного напряжения, а его зарядный ток экспоненциально спадает от максимального значения в начальной точке зарядки до нуля. При этом напряжение на конденсаторе увеличится до напряжения источника постоянного тока.
Итак, когда напряжение достигает своего максимума, ток достигает своего минимума.Скорость зарядки определяется постоянной времени цепи, к которой подключен конденсатор. Полностью заряженный конденсатор блокирует ток и действует как временное запоминающее устройство.
Идеальный конденсатор будет поддерживать этот заряд бесконечно, даже если напряжение зарядки постоянного тока будет снято. Однако в реальной жизни конденсаторы, особенно электролитические, не могут действовать как постоянные накопители из-за их относительно низкого сопротивления утечке и, следовательно, высокого тока утечки.
Если на конденсатор подается переменное синусоидальное напряжение, он заряжается то в одном направлении, то в противоположном. Его полярность изменяется с той же скоростью, что и напряжение переменного тока. Как мы упоминали выше, когда напряжение достигает своего максимума, ток достигает своего минимума, а когда напряжение достигает своего минимума, ток достигает своего максимума. Ток пропорционален скорости изменения напряжения , и ток максимален, когда изменение напряжения является самым быстрым, то есть когда синусоидальное напряжение пересекает нулевую точку.На рисунке показан график напряжения V на конденсаторе, его заряда Q и тока в нем I.
В чисто емкостной схеме протекание тока зависит от скорости изменения напряжения. Ток заряжает конденсатор, и когда ток медленно приближается к нулю, конденсатор полностью заряжен и напряжение на нем достигает максимума. В C — напряжение, Q C — заряд, I C — ток, φ = –90 ° = — π /2 — фазовый сдвиг.1 — конденсатор начинает заряжаться, ток достигает своего положительного максимума, скорость его изменения равна нулю, а напряжение и заряд конденсатора равны нулю; 2 — конденсатор полностью заряжен, ток равен нулю, скорость его изменения максимальная, а напряжение и заряд конденсатора находятся на своих положительных максимумах; 3 — конденсатор заряжается в обратном направлении, ток имеет отрицательный максимум, скорость его изменения равна нулю, а напряжение и заряд конденсатора равны нулю; 4 — конденсатор полностью заряжен, ток равен нулю, скорость его изменения максимальна, а напряжение и заряд конденсатора имеют отрицательный максимум
Как мы видим, напряжение отстает от тока по времени и фазе (90 °), потому что в конденсаторе должен течь ток, чтобы на нем повышалось напряжение.Или мы можем сказать, что ток опережает напряжение. Насколько это отставание или опережение зависит от значения реактивного сопротивления цепи по отношению к ее сопротивлению? Если в цепи вообще нет сопротивления, запаздывание или опережение могут достигать 90 ° (ток равен нулю, когда напряжение максимально). Этот угол называется разностью фаз.
Рассмотрим следующую аналогию: Солнце (солнечный свет — ток) наиболее мощно в астрономический полдень, но самая жаркая часть дня (температура — напряжение) обычно наступает на несколько часов позже.Или зимнее солнцестояние в северном полушарии (самый короткий день) приходится на конец декабря, но самые холодные месяцы еще впереди — в зависимости от того, где вы живете, это январь или даже февраль. Причина этого «сезонного запаздывания» или «фазового сдвига» заключается в поглощении энергии Солнца массивными океанами Земли. Позже они выпускают его медленно — точно так же, как это делают конденсаторы.
День зимнего солнцестояния
Расчетное сопротивление — это мера сопротивления конденсатора сигналу на определенной частоте , который проходит через него.Емкостное реактивное сопротивление обратно пропорционально изменению частоты приложенного переменного напряжения. Формула показывает, что реактивное сопротивление конденсатора X C велико на низких частотах и мало на высоких частотах. При нулевой частоте (постоянное напряжение) емкостное сопротивление становится бесконечным или полностью противоположным току. Конденсатор блокирует постоянное напряжение и ток. С другой стороны, на очень высоких частотах конденсатор проводит очень хорошо — отсюда правило, которое мы усвоили в средней школе: конденсаторы пропускают переменный ток и блокируют постоянный ток.Если частота очень высокая, конденсаторы очень хорошо пропускают сигналы.
Импеданс измеряется в омах, как и сопротивление. Так же, как сопротивление, импеданс показывает величину сопротивления компонента потоку электрического тока. Но чем импеданс отличается от простого сопротивления? Разница заключается в зависимости импеданса от частоты сигнала. Сопротивление не зависит от частоты и от нее зависит полное сопротивление конденсаторов. Импеданс конденсаторов увеличивается с уменьшением частоты.Емкость конденсатора оказывает такое же влияние на импеданс, как и частота. Чем выше емкость, тем ниже сопротивление и наоборот.
