La impedancia es una medida de resistencia a la corriente alterna. La unidad es ohmios. Para calcular la impedancia, debe conocer la suma de todas las resistencias, así como las impedancias de todos los inductores y condensadores, que darán una cantidad variable de resistencia a la corriente dependiendo de los cambios en la corriente. Puede calcular la impedancia utilizando una fórmula matemática simple.
Resumen de fórmulas
- Impedancia Z = R o XL o XC (si solo se conoce uno)
- Impedancia en series Z = (R2 + X2) (si se conocen R y uno de X)
- Impedancia en series Z = (R2 + (| XL - XC|)2) (si R, XLy XC completamente conocido)
- Impedancia en todo tipo de redes = R + jX (j es un número imaginario (-1))
- Resistencia R = I / V
- Reactancia inductiva XL = 2πƒL = L
- Reactancia capacitiva XC = 1 / 2πƒL = 1 / L
Paso
Parte 1 de 2: Cálculo de resistencia y reactancia
Calcular la impedancia, paso 1 Paso 1. Definición de impedancia
La impedancia se indica con el símbolo Z y tiene unidades de ohmios (Ω). Puede medir la impedancia de cualquier circuito o componente eléctrico. Los resultados de la medición le dirán cuánto está bloqueando el circuito el flujo de electrones (corriente). Hay dos efectos distintos que ralentizan la velocidad de la corriente, y ambos contribuyen a la impedancia:
- La resistencia (R) o resistencia es la ralentización de la corriente causada por el material y la forma del componente. Este efecto es mayor en las resistencias, aunque todos los componentes deben tener al menos algo de resistencia.
- La reactancia (X) es la desaceleración de la corriente debido a campos eléctricos y magnéticos que resisten los cambios de corriente o voltaje. Este efecto es más significativo para condensadores e inductores.
Calcular la impedancia, paso 2 Paso 2. Revise la resistencia
La resistencia es un concepto básico en el campo de los estudios eléctricos. Puede ver esto en la ley de Ohm: V = I * R. Esta ecuación le permite calcular los valores de estas variables siempre que conozca al menos dos de las tres variables. Por ejemplo, para calcular la resistencia, escriba la fórmula como R = I / V. También puede calcular fácilmente la resistencia con un multímetro.
- V es voltaje, la unidad es Voltios (V). Esta variable también se conoce como diferencia de potencial.
- I es la corriente, la unidad es Ampere (A).
- R es resistencia, la unidad es Ohm (Ω).
Calcular la impedancia Paso 3 Paso 3. Averigüe el tipo de reactancia a calcular
La reactancia solo ocurre en circuitos de corriente alterna (CA). Al igual que la resistencia, la reactancia tiene unidades de ohmios (Ω). Hay dos tipos de reactancia presentes en diferentes componentes eléctricos:
- Reactancia inductiva XL producido por el inductor, también conocido como bobina o reactor. Estos componentes producen un campo magnético que resiste cambios de dirección en un circuito de corriente alterna. Cuanto más rápido se produce el cambio de dirección, mayor es el valor de la reactancia inductiva.
- Reactancia capacitiva XC generado por un condensador que almacena una carga eléctrica. A medida que el flujo de corriente en un circuito de CA cambia de dirección, el condensador se cargará y descargará repetidamente. Cuanto más tiempo tenga que cargarse el condensador, más resistirá la corriente. Por lo tanto, cuanto más rápido se produzca el cambio de dirección, menor será el valor de reactancia capacitiva resultante.
Calcular la impedancia Paso 4 Paso 4. Calcule la reactancia inductiva
Como se describió anteriormente, la reactancia inductiva aumentará con la tasa de cambio en la dirección de la corriente o frecuencia del circuito. Esta frecuencia se indica con el símbolo y tiene unidades de Hertz (Hz). La fórmula completa para calcular la reactancia inductiva es XL = 2πƒL, donde L es la inductancia con unidades de Henry (H).
- La inductancia L depende de las características del inductor utilizado, como el número de bobinas. También puede medir la inductancia directamente.
- Si reconoce el círculo unitario, imagine una corriente alterna representada por un círculo y una rotación completa de 2π radianes que representa un ciclo. Cuando multiplica esto por lo que está en Hertz (unidades por segundo), obtiene el resultado en radianes por segundo. Esta es la velocidad angular del circuito y se puede escribir en minúsculas como omega. Puede escribir la fórmula de la reactancia inductiva en XL= ωL
Calcular la impedancia Paso 5 Paso 5. Calcule la reactancia capacitiva
Esta fórmula es similar a la fórmula para encontrar la reactancia inductiva, pero la reactancia capacitiva es inversamente proporcional a la frecuencia. Reactancia capacitiva XC = 1 / 2πƒC. C es el valor de capacitancia del capacitor, en Faradios (F).
- Puede medir la capacitancia con un multímetro y algunos cálculos básicos.
- Como se explicó anteriormente, esta variable se puede escribir en 1 / L.
Parte 2 de 2: Calcular la impedancia total
Calcular la impedancia Paso 6 Paso 1. Suma las resistencias en el mismo circuito
La impedancia total es fácil de calcular cuando un circuito tiene varias resistencias sin inductores ni condensadores. Primero, mida el valor de resistencia de cada resistor (o cualquier componente que tenga resistencia), o busque en el diagrama del circuito las partes etiquetadas con ohmios de resistencia (Ω). Sume según el tipo de circuito entre los componentes:
- Las resistencias conectadas en un circuito en serie (cuyos extremos están conectados en una línea de un solo cable) se pueden sumar. La resistencia total se convierte en R = R1 + R2 + R3…
- Las resistencias conectadas en paralelo (cada resistencia tiene un cable diferente pero están conectadas en el mismo circuito) se suman a la inversa. La cantidad total de resistencia se convierte en R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 …
Calcular la impedancia Paso 7 Paso 2. Sume los valores de reactancia en el mismo circuito
Cuando solo hay inductores en un circuito, o solo capacitores, la impedancia total es igual a la reactancia total. Calcule de la siguiente manera:
- Inductor en serie: Xtotal = XL1 + XL2 + …
- Condensadores en serie: Ctotal = XC1 + XC2 + …
- Inductor en circuito paralelo: Xtotal = 1 / (1 / XL1 + 1 / XL2 …)
- Condensador en circuito paralelo: Ctotal = 1 / (1 / XC1 + 1 / XC2 …)
Calcular la impedancia Paso 8 Paso 3. Reste la reactancia inductiva por la reactancia capacitiva para obtener la reactancia total
Dado que el efecto de una reactancia aumenta a medida que disminuye el efecto de la otra reactancia, las dos reactancias tienden a reducir el efecto de la otra. Para encontrar el valor total, reste el valor de reactancia mayor por el valor de reactancia menor.
Obtendrá el mismo resultado de la fórmula Xtotal = | XC - XL|
Calcular la impedancia Paso 9 Paso 4. Calcule la impedancia de la resistencia y la reactancia en un circuito en serie
No puede sumarlos porque los dos valores están en fases diferentes. Es decir, sus valores cambian con el tiempo como parte del ciclo de CA, pero alcanzan su punto máximo en diferentes momentos. Afortunadamente, cuando todos los componentes están en serie (solo hay un cable), podemos usar la fórmula simple Z = (R2 + X2).
Los cálculos detrás de esta fórmula involucran "fasores", aunque también parecen estar relacionados con la geometría. Podemos representar los dos componentes R y X como los dos lados de un triángulo rectángulo, con la impedancia Z como el lado perpendicular
Calcular la impedancia Paso 10 Paso 5. Calcule la impedancia de la resistencia y la reactancia en un circuito paralelo
Esta es una forma común de calcular la impedancia, pero requiere una comprensión de los números complejos. Esta es la única forma de calcular la impedancia total de un circuito paralelo que involucra resistencia y reactancia.
- Z = R + jX, con j como componente imaginario: (-1). Utilice j en lugar de i para evitar confusiones con I representando actual.
- No puede combinar estos dos números. Por ejemplo, una impedancia se puede escribir como 60Ω + j120Ω.
- Si tiene dos de estos circuitos en una serie, puede sumar los componentes de los números reales y los componentes imaginarios por separado. Por ejemplo, si Z1 = 60Ω + j120Ω y conectado en serie con una resistencia que tiene Z2 = 20Ω, luego Ztotal = 80Ω + j120Ω.
