交流電(diàn)路设计分(fēn)析中電(diàn)容器阻抗的重要性及其计算方法

2020-11-20

電(diàn)子领域包含各种参数，可(kě)以衡量，辅助和影响每个電(diàn)子设备的功能(néng)和性能(néng)。在设计过程中，必须准确评估这些参数，以指导初始和最终设计决策。

此外，诸如電(diàn)容和阻抗之类的参数必须保持在可(kě)接受的设计范围内，否则即使精确的设计也可(kě)能(néng)无法提供所需的功能(néng)。在某些情况下，需要将一个参数转换為(wèi)另一个参数。此外，在进行详细的交流電(diàn)路分(fēn)析时，必须将電(diàn)容等参数转换為(wèi)阻抗。

電(diàn)容器中的電(diàn)容

当然，我们将電(diàn)容与電(diàn)容器相关联。我们将系统存储電(diàn)荷的能(néng)力称為(wèi)“電(diàn)容”。但是，在物(wù)理(lǐ)學(xué)中，我们将其称為(wèi)系统内電(diàn)荷变化与其電(diàn)势变化之比。此外，法拉是其标准计量单位。

電(diàn)容器的解剖。 

電(diàn)容器是无源電(diàn)子元件，以静電(diàn)场的形式提供能(néng)量存储。電(diàn)容器包含两个导電(diàn)板，这些导電(diàn)板由称為(wèi)電(diàn)介质的绝缘材料隔开。電(diàn)容器的電(diàn)容与板的表面积成正比，与板的间距成反比。電(diàn)容还取决于分(fēn)隔这些板的物(wù)质的介電(diàn)常数。

在计算電(diàn)容器的阻抗时，我们使用(yòng)以下公式：

Z = -jX

如您所知，電(diàn)抗是一个更明确的参数，它表示電(diàn)容器在特定频率下将具有(yǒu)多(duō)少電(diàn)阻。

電(diàn)路中的阻抗

阻抗是電(diàn)路或组件对交流電(diàn)流的有(yǒu)源電(diàn)阻，是由電(diàn)抗和欧姆電(diàn)阻的综合作用(yòng)演变而来的。换句话说，阻抗仅仅是交流電(diàn)路中電(diàn)阻原理(lǐ)的延伸。我们还将其定义為(wèi)在施加電(diàn)压时電(diàn)流对能(néng)量流的任何阻碍或度量。

更為(wèi)技术上的定义是電(diàn)路对单一频率的交流電(diàn)的阻碍。总之，它是電(diàn)抗和電(diàn)阻的组合，我们以欧姆為(wèi)单位进行测量，并用(yòng)符号Z表示。

但是，電(diàn)抗（X）表示组件对AC的電(diàn)阻，而阻抗（Z）表示组件对AC和DC的電(diàn)阻。我们使用(yòng)以下公式将其显示為(wèi)复数：

Z = R + jX

理(lǐ)想情况下，電(diàn)阻器的阻抗等于其電(diàn)阻。在这种情况下，阻抗的实际或实际方面是電(diàn)阻，而虚数為(wèi)零或零。

電(diàn)抗，電(diàn)阻和阻抗

在直流電(diàn)路中，我们可(kě)以仅使用(yòng)電(diàn)阻来描述组件或元件。但是，由于電(diàn)容器的无限電(diàn)阻，我们将其在直流電(diàn)路中的電(diàn)阻解释為(wèi)开路。而我们将直流電(diàn)路中電(diàn)感的電(diàn)阻视為(wèi)短路（即零電(diàn)阻）。理(lǐ)想情况下，在直流電(diàn)路中使用(yòng)電(diàn)感器或電(diàn)容器是组件的低效使用(yòng)。尽管我们继续看到它们在電(diàn)路中的使用(yòng)，因為(wèi)从功能(néng)上讲，它们不能(néng)在恒定的電(diàn)流或電(diàn)压下运行。

如前所述，交流電(diàn)路中的阻抗是施加交流電(diàn)压时与電(diàn)路中電(diàn)流相对的度量。它本质上是電(diàn)压与電(diàn)流的比率，我们在频域中表示它。此外，阻抗是一个复数，其中包含了实部和虚部：

Z = R + jX

在这里，复阻抗為(wèi)Z

我们将阻力表示為(wèi)R（实际方面）

我们将電(diàn)抗表示為(wèi)X（虚构方面）

请记住，電(diàn)抗可(kě)以是负也可(kě)以是正，而阻力始终是正。而且，電(diàn)抗以磁场或電(diàn)场的形式存储能(néng)量，并且電(diàn)路内的電(diàn)阻以热量的形式耗散功率。

電(diàn)容器的阻抗

電(diàn)容器将一定水平的電(diàn)容引入電(diàn)路。在功能(néng)上，電(diàn)容器以電(diàn)场的形式提供電(diàn)能(néng)的临时存储。这定义了電(diàn)容器的功能(néng)，但是实际上，在时域中，電(diàn)容器的電(diàn)压相对于電(diàn)流滞后90度。

根据您的观点，也可(kě)以说電(diàn)容器的電(diàn)流使電(diàn)压领先900伏特。在任何一种情况下，我们都使用(yòng)复数来表示这一操作事实。電(diàn)容器阻抗的公式如下：

Z C = -j

此处，電(diàn)容器的阻抗為(wèi)Z C

的角频率是ω，我们计算為(wèi)：

ω=2πf

 我们将信号的频率表示為(wèi)f

π= 3.14

的電(diàn)容的電(diàn)容器的是Ç

就電(diàn)容器参数而言，理(lǐ)想電(diàn)容器的電(diàn)阻為(wèi)零。但是，理(lǐ)想電(diàn)容的電(diàn)抗和阻抗对于所有(yǒu)電(diàn)容和频率值均為(wèi)负。電(diàn)容器的有(yǒu)效阻抗（绝对值）取决于频率，通常，对于理(lǐ)想的電(diàn)容器，其总会随着频率而降低。

从上面的方程式可(kě)以明显看出，電(diàn)容器的電(diàn)抗与電(diàn)容和频率均成反比。因此，较高的電(diàn)容和较高的频率都转化為(wèi)较低的電(diàn)抗。总而言之，频率和電(diàn)抗之间的这种反比关系有(yǒu)利于電(diàn)容器使用(yòng)，以阻止信号的低频成分(fēn)，同时允许高频成分(fēn)通过。

尽管很(hěn)容易辨认出交流電(diàn)路中的電(diàn)容，但是参数阻抗要求彻底的交流電(diàn)路分(fēn)析。牢记这一点，对这两个参数的相互作用(yòng)的重要性有(yǒu)更深入的了解是至关重要的。