อิมพีแดนซ์ไฟฟ้าคืออะไร?

ในวงจร DC ความต้านทาน R มีบทบาทสำคัญ สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับไซน์นั้นไม่สามารถทำได้ด้วยความต้านทานที่ใช้งานเพียงตัวเดียว ในความเป็นจริง หากในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง ความจุและความเหนี่ยวนำจะสังเกตเห็นได้เฉพาะในระหว่างกระบวนการชั่วคราว ดังนั้นในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ส่วนประกอบเหล่านี้จะแสดงออกอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น

ดังนั้นสำหรับการคำนวณวงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่เพียงพอ คำว่า «ความต้านทานไฟฟ้า» จึงถูกนำมาใช้ - Z หรือความต้านทานที่ซับซ้อน (ทั้งหมด) ของเครือข่ายสองปลายต่อสัญญาณฮาร์มอนิก บางครั้งก็พูดว่า "อิมพีแดนซ์" โดยเว้นคำว่า "ไฟฟ้า"

แนวคิดของอิมพีแดนซ์ช่วยให้คุณนำไปใช้ได้ กฎของโอห์มต่อส่วนต่างๆ ของวงจรกระแสไซน์กระแสสลับ... การปรากฏตัวของส่วนประกอบอุปนัยแบบปลายคู่ (โหลด) นำไปสู่การล้าหลังของกระแสไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าที่ความถี่ที่กำหนดและการปรากฏตัวของส่วนประกอบ capacitive - ไปสู่การปกคลุมด้วยวัตถุฉนวนของแรงดันไฟฟ้าจากกระแส ส่วนประกอบแอคทีฟไม่ทำให้เกิดการหน่วงเวลาระหว่างกระแสและแรงดัน โดยพื้นฐานแล้วทำหน้าที่ในลักษณะเดียวกับในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง

ส่วนประกอบอิมพีแดนซ์ที่มีส่วนประกอบแบบคาปาซิทีฟและอุปนัยเรียกว่าส่วนประกอบปฏิกิริยา X ในเชิงกราฟิก ส่วนประกอบที่ใช้งาน R ของอิมพีแดนซ์สามารถลงจุดบนแกน ox และส่วนประกอบปฏิกิริยาบนแกน oY จากนั้นอิมพีแดนซ์โดยรวมจะเป็น แสดงในรูปของจำนวนเชิงซ้อน โดยที่ j คือหน่วยจินตภาพ (หน่วยจินตภาพกำลังสองคือลบ 1)

ในกรณีนี้ เห็นได้ชัดว่าส่วนประกอบปฏิกิริยา X สามารถแยกย่อยออกเป็นส่วนประกอบแบบคาปาซิทีฟและอุปนัย ซึ่งมีทิศทางตรงกันข้าม กล่าวคือ มีผลตรงกันข้ามกับเฟสปัจจุบัน: ด้วยความเด่นของส่วนประกอบอุปนัย อิมพีแดนซ์ ของวงจรโดยรวมจะเป็นบวก นั่นคือกระแสในวงจรจะหน่วงแรงดันไฟฟ้า แต่ถ้าส่วนประกอบของตัวเก็บประจุมีอำนาจเหนือกว่า แรงดันไฟฟ้าก็จะล่าช้าตามกระแส

เครือข่ายสองขั้วนี้ในรูปแบบที่กำหนดแสดงไว้ดังนี้:

โดยหลักการแล้ว ไดอะแกรมเครือข่ายเชิงเส้นสองพอร์ตสามารถย่อขนาดให้อยู่ในรูปแบบเดียวกันได้ ที่นี่คุณสามารถระบุส่วนประกอบที่ใช้งาน R ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับความถี่ปัจจุบัน และส่วนประกอบปฏิกิริยา X ซึ่งรวมถึงส่วนประกอบแบบคาปาซิทีฟและอุปนัย

จากแบบจำลองกราฟิก ซึ่งความต้านทานแสดงด้วยเวกเตอร์ เป็นที่ชัดเจนว่าโมดูลัสของอิมพีแดนซ์สำหรับความถี่ที่กำหนดของกระแสไซน์จะถูกคำนวณเป็นความยาวของเวกเตอร์ ซึ่งเป็นผลรวมของเวกเตอร์ X และ R มีหน่วยวัดเป็นโอห์ม

ในทางปฏิบัติ ในคำอธิบายของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับแบบไซน์ในแง่ของอิมพีแดนซ์ คุณสามารถค้นหาคำศัพท์ต่างๆ เช่น «ธรรมชาติของโหลดที่ใช้งานอยู่และอุปนัย» หรือ «โหลดแบบแอคทีฟ-คาปาซิทีฟ» หรือ «โหลดที่ใช้งานอย่างหมดจด» นี่หมายถึงสิ่งต่อไปนี้:

• หากอิทธิพลของตัวเหนี่ยวนำ L มีชัยในวงจร แสดงว่าส่วนประกอบปฏิกิริยา X เป็นบวก ในขณะที่ส่วนประกอบแอคทีฟ R มีขนาดเล็ก — นี่คือโหลดอุปนัย ตัวอย่างของโหลดอุปนัยคือตัวเหนี่ยวนำ

• หากอิทธิพลของความจุ C มีมากกว่าในวงจร แสดงว่าส่วนประกอบปฏิกิริยา X มีค่าเป็นลบ ในขณะที่ส่วนประกอบที่ใช้งาน R มีขนาดเล็ก — นี่คือโหลดแบบคาปาซิทีฟ ตัวอย่างของโหลดแบบคาปาซิทีฟคือตัวเก็บประจุ

• ถ้าความต้านทานแบบแอกทีฟ R มีมากกว่าในวงจรในขณะที่ส่วนประกอบปฏิกิริยา X มีขนาดเล็ก แสดงว่าเป็นโหลดแบบแอกทีฟ ตัวอย่างของโหลดที่ใช้งานอยู่คือหลอดไส้

• หากส่วนประกอบที่ใช้งาน R ในวงจรมีความสำคัญ แต่ส่วนประกอบแบบเหนี่ยวนำมีผลเหนือกว่าส่วนประกอบแบบคาปาซิทีฟ นั่นคือ ส่วนประกอบปฏิกิริยา X เป็นบวก โหลดจะเรียกว่าแบบแอคทีฟ-อินดักทีฟ ตัวอย่างของโหลดแบบแอคทีฟอินดัคทีฟคือมอเตอร์แบบเหนี่ยวนำ

• ถ้าส่วนประกอบ R ที่ใช้งานอยู่ในวงจรมีความสำคัญ ในขณะที่ส่วนประกอบแบบ capacitive มีผลเหนือกว่าส่วนประกอบแบบอุปนัย นั่นคือ ส่วนประกอบปฏิกิริยา X มีค่าเป็นลบ โหลดจะเรียกว่า ตัวอย่างของโหลดแบบแอคทีฟคาปาซิทีฟคือการจ่ายไฟให้กับหลอดฟลูออเรสเซนต์

ดูสิ่งนี้ด้วย:Power Factor (โคไซน์พี) คืออะไร