برخی پارامترهای رایج در مهندسی برق — به زبان ساده

۸۶۲۰ بازدید
آخرین به‌روزرسانی: ۱۹ اردیبهشت ۱۴۰۲
زمان مطالعه: ۵ دقیقه
برخی پارامترهای رایج در مهندسی برق — به زبان ساده

اگر بخواهیم مدارهای الکتریکی را تحلیل کنیم، با اصطلاحاتی مانند امپدانس، مقاومت یا رزیستانس، راکتانس، ادمیتانس، ظرفیت یا کاپاسیتانس، اندوکتانس، رسانایی یا کندوکتانس، سوسپتانس و الاستانس سروکار خواهیم داشت. البته برخی از این واژه‌ها کاربرد بسیار بیشتری دارند. در مدارهای مغناطیسی نیز اصطلاحاتی مانند رلوکتانس و پرمانس وجود دارد.

997696

در این آموزش، این اصطلاحات و تعاریف آن‌ها را بیان خواهیم کرد. همچنین، در پایان جدولی ارائه شده که همه این واژه‌ها را به‌طور خلاصه در خود جای داده است.

امپدانس (Z)

امپدانس، مخالفت کلی در برابر جریان در یک مدار الکتریکی است. این پارامتر، یک عدد مختلط است که مؤلفه حقیقی و موهومی دارد. امپدانس را با حرف بزرگ Z نمایش می‌دهند و واحد آن، اهم (Ω\Omega ) است.

امپدانس را به‌فرم مختلط زیر می‌نویسند:

Z=R+jX[Ω] \Large Z = R + j X \, \, \, \, \, [ \Omega]

این پارامتر، مجموع مقاومت (R) و راکتانس (X) است. مقاومت، مؤلفه حقیقی امپدانس یا {Re{Z و راکتانس، مؤلفه موهومی آن یا {Im{Z است.

امپدانس را در مدار با یک بلوک مستطیلی نشان می‌دهند:

نماد امپدانس در مدار

مؤلفه مقاومتی و راکتانس سلفی به‌صورت زیر نمایش داده می‌شوند:

مقاومت و راکتانس سلفی

مؤلفه مقاومتی و راکتانس خازنی نیز به‌صورت زیر هستند:

مؤلفه مقاومتی و راکتانس خازنی

امپدانس، با استفاده از قانون اهم برای یک عنصر مدار به‌دست می‌آید:

Z=VI[Ω] \Large Z = \frac {V } { I} \, \, \, \, \, [ \Omega ]

مؤلفه موهومی امپدانس، با حضور عناصری مانند سلف و خازن در مدار وجود دارد.

مقاومت (R)

مقاومت، مشابه امپدانس، وقتی ولتاژ اعمال می‌شود، با عبور جریان مخالفت می‌کند. یک امپدانس مقاومتی خالص، مؤلفه راکتیو امپدانس (سلفی یا خازنی) ندارد (مانند المنت هیتر، رادیاتور و یا مقاومت).

مقاومت را با حرف R بزرگ نشان می‌دهند و یک مقدار حقیقی دارد. واحد مقاومت، اهم (Ω \Omega ) است.

مقاومت را در مدار با نماد زیر نمایش داده می‌شود:

نماد مقاومت

راکتانس (X)

راکتانس، بسته به اینکه با تغییر ولتاژ یا جریان مخالفت کند، دو نوع دارد.

راکتانس سلفی یا القایی، با تغییر جریان مخالفت می‌کند و به‌صورت زیر نشان داده می‌شود:

راکتانس سلفی

راکتانس خازنی، با تغییرات ولتاژ مخالفت می‌کند و نمایش آن به‌شکل زیر است:

راکتانس خازنی

راکتانس را با حرف X بزرگ نشان می‌دهند و برابر با مؤلفه موهومی امپدانس ({Re{Z) است. بنابراین، مقدار راکتانس، یک عدد موهومی، و واحد آن اهم (Ω \Omega ) است.

راکتانس سلفی (XL) و اندوکتانس (L)

راکتانس سلفی، یکی از دو نوع راکتانس و یک مؤلفه امپدانس موهومی است که با تغییر جریان مخالفت می‌کند. راکتانس سلفی را با حرف X و پایین‌نویس L نشان می‌دهیم و واحد آن اهم (Ω\Omega ) است.

راکتانس سلفی، به صورت حاصل‌ضرب سرعت زاویه‌ای و اندوکتانس جسم مورد نظر محاسبه می‌شود:

XL=ωL[Ω] \Large X_ L = \omega L \, \, \, \, \, [ \Omega ]

که در آن، اندوکتانس بر حسب هانری (H) بیان می‌شود. فرکانس زاویه‌ای ω\omega برحسب رادیان بر ثانیه است و با ضرب 2π2 \pi در فرکانس به‌‌دست می‌آید:

ω=2πf[rad/sec] \Large \omega = 2 \pi f \, \, \, \, \, [\mathrm{rad/sec}]

در یک مدار، راکتانس سلفی را معمولاً با یک سیم‌پیچ نشان می‌دهند، زیرا سلف‌ها معمولاً از پیچاندن یک هادی (سیم) دور یک چنبره ساخته می‌شوند.

راکتانس سلفی، همیشه یک مؤلفه امپدانس موهومی مثبت یا jX+ است.

راکتانس سلفی

راکتانس سلفی، از طریق تولید شار مغناطیسی، با عبور جریان مخالفت می‌کند. یک مثال خوب برای راکتانس سلفی، سیم‌پیچ ایده‌آل مانند سیم‌پیچی در استاتور یک موتور یا ژنراتور است.

راکتانس خازنی (XC) و ظرفیت (C)

راکتانس خازنی، یکی از دو نوع راکتانس و یک مؤلفه امپدانس موهومی است که با تغییر ولتاژ‌ مخالفت می‌کند. این پارامتر را با X بزرگ و پایین‌نویس C نشان می‌دهند و برحسب اهم (Ω\Omega) بیان می‌کنند.

راکتانس خازنی، برابر با معکوس حاصل‌ضرب فرکانس زاویه‌ای و ظرفیت جسم مورد نظر است:

XC=1ωC[Ω] \Large X_C = \frac {1} { \omega C } \, \, \, \, \, [\Omega ]

که در آن، ظرفیت برحسب فاراد (F) اندازه‌گیری می‌شود:

C[F] \Large C \, \, \, \, \, [\mathrm{F}]

فرکانس زاویه‌ای ω\omega برحسب رادیان بر ثانیه است و با ضرب 2π2 \pi در فرکانس به‌‌دست می‌آید:

ω=2πf[rad/sec] \Large \omega = 2 \pi f \, \, \, \, \, [\mathrm{rad/sec}]

در نمودار مدارها، معمولاً راکتانس خازنی را با نماد خازن نشان می‌دهند، زیرا معمولاً خازن‌ها از دو صفحه هادی مجزا تشکیل می‌شوند که با یک دی‌الکتریک جدا شده‌اند.

راکتانس خازنی، در مقابل ولتاژ ناشی از بارهای بین دو صفحه هادی مقاومت می‌کند. این پارامتر، همیشه یک مؤلفه امپدانس موهومی یا jX- است.

راکتانس خازنی

یک مثال از راکتانس خازنی خالص، خازن ایده‌آل کامل است.

ادمیتانس (Y)

ادمیتانس، معکوس امپدانس است و میزان سهولت در عبور جریان را در اثر اعمال ولتاژ نشان می‌دهد. ادمیتانس را با حرف بزرگ Y نشان می‌دهند و واحد آن، زیمنس (S) است. این پارامتر، در حالت کلی یک عدد مختلط است و به‌فرم زیر نوشته می‌شود:

Y=G+jB[S] \Large Y = G + j B \, \, \, \, \, [ \mathrm{S}]

که مجموع رسانایی (G) و سوسپتانس (B) است.

رسانایی، مؤلفه حقیقی ادمیتانس ({Re{Y) و سوسپتانس مؤلفه موهومی آن ({Im{Y) است. ادمیتانس را می‌توان با عکس کردن امپدانس محاسله کرد:

Y= 1Z[S] \Large Y =  \frac{1} {Z} \,\,\,\, [\mathrm {S}]

قانون اهم برحسب ادمیتانس، ولتاژ و جریان به‌صورت‌های زیر بیان می‌شود:

V=IY[V] \Large V = \frac{I } {Y } \, \, \, \, \, [\mathrm{V}]

I= VY[A] \Large I =  { V } {Y } \, \, \, \, \, [\mathrm{A}]

رسانایی (G)

مفهوم رسانایی یا کندوکتانس، در برابر مقاومت قرار می‌گیرد و مؤلفه حقیقی ادمیتانس ({Re{Y) است و به همین دلیل، یک عدد مختلط نیست. رسانایی را با حرف بزرگ G نشان می‌دهند و واحد آن، زیمنس (S) است.

اگر امپدانس مؤلفه موهومی نداشته باشد و مقاومت خالص داشته باشیم، رسانایی را می‌توان از روی معکوس مقاومت به‌دست آورد:

G=1R[S] \Large G = \frac{ 1} { R } \, \, \, \, \, [\mathrm{S}]

سوسِپتانس (B)

سوسپتانس، از نظر مفهومی در مقابل راکتانس قرار می‌گیرد و مؤلفه موهومی ادمیتانس ({Img{Y) است. سوسپتانس را با حرف بزرگ B نشان می‌دهند و واحد آن، زیمنس (S) است.

اگر امپدانس، موهومی خالص باشد و مؤلفه حقیقی نداشته باشیم، سوسپتانس را می‌توان با معکوس کردن راکتانس به‌دست آورد:

B=1X[S] \Large B = \frac{ 1} { X } \, \, \, \, \, [\mathrm{S}]

سوسپتانس، میزان سهولت در تغییر جریان یا ولتاژ مدار را نشان می‌دهد.

الاستانس (S)

الاستانس با نماد SS، معکوس ظرفیت و واحد آن «فارادمعکوس» (F1 F ^ { - 1 } ) است (فارادمعکوس، گاهی داراف (Daraf) نیز نامیده می‌شود). اصطلاح الاستانس به‌ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دو کمیت دیگر نیز وجود دارند که در مدارهای مغناطیسی به‌کار می‌روند.

رلوکتانس

رلوکتانس (R) یا مقاومت مغناطیسی، کمیتی است که در مدارهای مغناطیسی، میزان مخالفت مدار را در برابر عبور شار مغناطیسی نشان می‌دهد. رلوکتانس معادل مدار مغناطیسی برابر با نسبت نیروی محرکه مغناطیسی به شار مغناطیسی آن است.

پرمانس

معکوس رلوکتانس را پرمانس (P) یا هدایت مغناطیسی می‌نامند که نشان‌دهنده میزان سهولت عبور شار است.

جمع‌بندی

پارامترها و واحدهای آن‌ها،  در جدول زیر خلاصه شده است.

پارامترواحد
فارسیانگلیسینمادفارسیانگلیسینماد
امپدانسImpedanceZاهمOhmΩ \large \Omega
مقاومت یا رزیستانسResistanceRاهمOhmΩ \large \Omega
راکتانسReactanceXاهمOhmΩ \large \Omega
راکتانس سلفیInductive ReactanceXLاهمOhmΩ \large \Omega
اندوکتانسInductanceLهانریHenryH
راکتانس خازنیCapacitive ReactanceXCاهمOhmΩ \large \Omega
ظرفیت یا کاپاسیتانسCapacitanceCفارادFaradF
ادمیتانسAdmittanceYزیمنس یا مهوSiemens or MhoS یا \large \mho
رسانایی یا کندوکتانسConductanceGزیمنس یا مهوSiemens or MhoS یا \large \mho
سوسپتانسSusceptanceBزیمنس یا مهوSiemens or MhoS یا \large \mho
الاستانسElastanceSفاراد معکوس Inverse FaradF1F^ {-1}
رلوکتانسReluctanceRهانری معکوسInverse HenryH1 H ^ { - 1 }
پرمانسPermeancePهانریHenryH

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است و علاقه‌مند به یادگیری مباحث مشابه هستید، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

^^

بر اساس رای ۵۵ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.
منابع:
وبلاگ فرادرس
۱۳ دیدگاه برای «برخی پارامترهای رایج در مهندسی برق — به زبان ساده»

عالییییی

خواهش می کنم ابتدا معنی واژه ها وپارامتر ها را با زبانی بسیار ساده وقابل فهم با توضیح ومثال مورد برای ما قابل فهم کنید چون مهمترین قسمت درک مفهومی مطلب است با تشکر

عالی مفید ومخصوصا مختصربود

واقعا ممنون از مطالب خلاصه شده شما خدا خیرتان دهد

عالی مفید ومخصوصا مختصربود

عالی بود واقعا

سلام و خسته نباشید
یک سوالی داشتم حرف انگلیسی j , علامتی که شبیه به w هست رو توضیح ندادین که اسمشون چی هست و نشانه چه چیزی هستند.
مثلا همین j و نشانه شکل w رو با چه اسمی باید بیان کرد؟
لطفا اگر امکان دارد پاسخ بفرمایید
سپاس

سلام.
حرف انگلیسی jj مربوط به اعداد موهومی است که در ریاضیات معمولاً با ii نشان داده می‌شود. حرف یونانی ω\omega (اُمِگا) نیز، همان‌طور که در متن توضیح داده شده، فرکانس زاویه‌ای را نشان می‌دهد.
از همراهی‌تان با مجله فرادرس خوشحالیم.

با سلام خدمت شما و یک تشکر و خسته نباشید بابت مطالب بسیار جذاب و علمی سایت شما. درجه یک هستید. اجرکم عندالله.

ممنون اجرکم عندالله

عالیه مرسی

آقا تشکر

دم شما گرم عالی عالی.

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *