임피던스 란 무엇입니까?
전기 임피던스 (Z) 는 회로가 교류에 제공하는 총 야당입니다. 임피던스는 회로의 구성 요소와 적용되는 AC의 주파수에 따라 달라집니다. 임피던스는 저항 (R), 유도 리액턴스 (X L ) 및 용량 성 리액턴스 (X C )를 포함 할 수 있습니다. 이것은 단순히 저항, 유도 리액턴스 및 용량 성 리액턴스의 대수 합계가 아닙니다. 유도 성 리액턴스 및 용량 성 리액턴스는 저항과 90 ° 위상이 다르기 때문에 최대 값은 서로 다른 시간에 발생합니다. 따라서 임피던스를 계산할 때는 벡터 덧셈을 사용해야합니다.
DC에 의해 공급되는 회로에서, 저항은인가 된 전압 (V) 대 결과적인 전류 (I)의 비율입니다. 이것은 옴의 법칙입니다.
교류는 규칙적으로 극성을 바꿉니다. AC 회로가 저항 만 포함 할 경우 회로 저항은 옴의 법칙에 의해 결정됩니다.
그러나 커패시턴스 및 / 또는 인덕턴스가 AC 회로에 존재하면 전압과 전류의 위상이 서로 다르게됩니다. 따라서 옴의 법칙은 저항에 임피던스 (Z)를 대입하여 수정해야합니다. 옴의 법칙은 다음과 같습니다. Z = V / I, 여기서 Z는 복소수입니다.
Z는 복소수입니다. 즉, 실수 성분 (R)과 허수 성분 ( jX )을 갖는다. 허수 성분은 AC 파형상의 임의의 점을 나타낸다.
위상 시프트
저항은 항상 전압과 동상입니다. 따라서 위상 이동은 항상 저항 선을 기준으로합니다. 회로가 유도 성 리액턴스에 비해 더 많은 저항을 가질 때, 임피던스 라인은 저항 라인 (X 축)을 향해 이동하고 위상 변화는 감소합니다. 회로가 저항에 비해 더 많은 유도 성 리액턴스를 생성하면 임피던스 라인은 유도 성 리액턴스 라인 (Y 축)쪽으로 이동하고 위상 변이가 증가합니다.
저항 및 유도 리액턴스가있는 회로의 임피던스는 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다. 용량 성 리액턴스가 회로에 존재한다면, 그 값은 제곱하기 전에 인덕턴스 항에 더해진다.
회로의 위상 각 은 아래의 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다. 용량 성 리액턴스가 회로에 존재한다면, 유도 리액턴스 항에서 그 값을 뺀 것입니다.
위상 시프트는 직렬 임피던스, Z, 실수 부 Rs (직렬 저항), 허수 부 jX (직렬 리액턴스) 및 위상 각 θ를 나타내는 벡터 다이어그램에 그려 질 수 있습니다.
ω = 2πf
그림 1 . 벡터 다이어그램 세트
회로에 인덕턴스 또는 커패시턴스가 있으면 전압과 전류의 위상이 서로 다름.
인덕턴스 - 전류의 변화율이 최대 인 경우 인덕터 양단의 전압이 최대가 됩니다. AC (정현파) 파형의 경우 실제 전류가 0 인 지점에 있습니다. 인덕터에인가 된 전압은 전류 가 흐르기 전에 1/4 주기로 최대 값에 도달하며, 전압은 전류를 90 o 만큼 앞당겨 진다고 합니다.
커패시턴스 - 커패시터를 통해 흐르는 전류는 커패시터 자체의 값에 직접 비례하며 (고값 커패시터는 더 천천히 충전 됨) 시간에 따른 커패시터 전압의 변화에 정비례합니다. 커패시터에인가 된 전류는 전압보다 1/4 사이클 빨라 최대 값에 도달한다. 전류는 축전기를 가로 질러 90 ° 만큼 전압을 유도한다.
측정해야 할 시리즈 또는 병렬 매개 변수는 무엇입니까? 그것은 측정의 목적에 달려 있습니다. 수동 부품에 대한 입고 검사 및 생산 측정의 경우 일반적으로 시리즈 값은 EIA 및 MIL 표준에 명시되어 있습니다. 이 표준은 또한 테스트 빈도와 기타 테스트 조건을 지정합니다.
AC 측정을 사용하여 저항 의 DC 값을 결정하려면 낮은 값의 저항 (예 : 1k 미만 ) 의 직렬 측정을 사용하십시오. 고가 값의 병렬 측정을 사용하십시오. 대부분의 경우 직렬 인덕턴스 및 병렬 집중 용량으로 인한 오류를 피할 수 있습니다. 또한 낮은 테스트 주파수를 사용하십시오. 열 전압 및 드리프트 오류를 피하고 측정 감도가 높아지기 때문에 AC 측정에서 DC 값보다 정확한 DC 값을 얻을 수있는 경우가 있습니다.
병렬 측정이 선호되는 다른 경우는 유전체 및 자성 물질을 측정 할 때 커패시턴스의 매우 낮은 값을 측정 할 때, 그리고 병렬로 두 구성 요소의 개별 값을 결정할 때입니다. 매우 자주 커패시터의 D는 .01 미만이므로 직렬 및 병렬 값의 차이가 .01 % 미만이므로 측정 할 때 차이가 발생하지 않습니다. 마찬가지로, 저항의 Q는 일반적으로 .01보다 작으므로 두 저항의 양을 측정 할 수 있습니다.
이 임피던스에 대한 등가 회로는 Rs 와 Xs를 직렬로 배치하므로 첨자 s가 됩니다.
Z의 역수는 실수 부의 GP (병렬 컨덕턴스) 및 위상 각의 φ와 허수 부를 JBP (병렬 서셉)을 갖는 복소수이다 어드미턴스 (Y)이다.
임피던스 조건 및 방정식의 전체 목록을 보려면 페이지 65 를 참조하십시오. .
저항 (R)은 단일 실수로 지정 될 수 있으며 단위는 Ohm (Ω)입니다. 장치의 컨덕턴스 G는 저항의 역수입니다 : G = 1 / R. 컨덕턴스 단위는 Siemen (이전의 mho , 'Ohm'은 철자가 뒤에 있음)입니다.
AC의 경우 전압과 전류의 비율은 복소수입니다. 왜냐하면 AC 전압과 전류는 위상뿐만 아니라 크기를 갖기 때문입니다. 이 복소수는 임피던스 Z라고 불리며, 실수 R과 허수 1 jX (여기서 j는 -1)의 합입니다. 따라서, Z = R + jX . 실수 부분은 AC 저항이고 허수 부분은 리액턴스입니다. 둘 다 옴 단위를 가지고 있습니다.
리액션은 유도 성 및 용량 성의 두 가지 유형이 있습니다. 유도 성 소자의 리액턴스는 L이며, 여기서 L은 인덕턴스이고 = 2πf (f = 주파수). 용량 성 요소의 리액턴스는 음의 -1 / C이며, 여기서 C는 커패시턴스입니다. 음의 부호는 순수 커패시터의 임피던스가 1 / jC 및 1 / j = -j이므로 발생합니다.
직렬로 연결된 두 장치의 임피던스는 각각의 임피던스의 합이므로 임피던스는 이상적인 저항과 이상적인 커패시터 또는 인덕터의 직렬 조합으로 간주 하십시오 . 이것은 등가 직렬 저항과 등가 직렬 커패시턴스 또는 인덕턴스를 포함하는 임피던스 의 직렬 등가 회로입니다. 계열에 대한 첨자 s를 사용하면 다음을 얻습니다.
많은 구성 요소를 갖는 네트워크의 경우 등가 회로의 요소 값이 주파수와 함께 변경됩니다. 이것은 하나의 실제 구성 요소의 등가 회로의 유도 성 요소와 용량 성 요소의 값에도 적용됩니다 (변경 사항은 대개 매우 작지만).
임피던스는 특정 주파수에서 등가 회로로 표시됩니다. 이러한 요소 또는 매개 변수의 값은 임피던스가 순전히 저항성이거나 순수한 경우를 제외하고 어떤 표현이 직렬 또는 병렬로 사용되는지에 따라 다릅니다. 이 경우 하나의 요소 만 필요하며 계열 또는 병렬 값은 동일합니다.
어드미턴스 Y는 방정식 2와 같이 임피던스의 역수이다.
그것도 실수로 AC 컨덕턴스 G와 허수 부인 서셉 턴스 B를 갖는 복소수입니다. 평행 요소의 어드미턴스가 추가되므로 Y는 이상적인 컨덕턴스와 서셉 턴스 의 병렬 조합으로 나타낼 수 있습니다. 여기서 후자는 이상적인 커패시턴스 또는 이상적인 인덕턴스입니다. 병렬 요소에 첨자 p를 사용하면 식 3이됩니다.
일반적으로 Gp 는 1 / Rs와 같지 않고 Bp는 식 4의 계산에서 알 수 있듯이 1 / Xs (또는 -1 / Xs)와 동일하지 않습니다.
따라서 Gp = 1 / Rs는 Xs = 0 인 경우에만 해당하며 임피던스가 순수 저항 인 경우에만 해당됩니다. Rs = 0, 즉 임피던스가 순수 커패시턴스 또는 인덕턴스 인 경우에만 Bp = -1 / Xs (마이너스 기호에 유의하십시오).
두 개의 다른 양 인 D와 Q는 구성 요소의 "순도"즉, 이상적이거나 저항 또는 리액턴스 만 포함하는 정도를 측정하는 척도입니다. D는 소산 인자로서 임피던스의 실수 부분 또는 어드미턴스와 허수 부와의 비율입니다. 품질 계수 인 Q는 방정식 5와 같이이 비율의 역수입니다.
헨리 P. 홀 (Henry P. Hall) 의 "임피던스 측정의 역사"에 대한 심층적 인 토론은 임피던스 측정 에 관한 또 다른 잘 쓰여진 기사입니다.