Calculadora de impedancia Z, formula y tabla según IEC

Esta calculadora de impedancias calcula la Z en corrientes alternas, teniendo en cuenta la resistencia y reactancia inductiva de la carga.

También se muestra la formula de impedancia que se utiliza en esta herramienta, la definición de impedancia y la tabla de impedancias de transformadores según norma IEC.

Formula para el calculo de impedancia:

La impedancia eléctrica (Z), es la oposición total que un circuito presenta a la corriente alterna. La impedancia se mide en ohmios y puede incluir resistencia (R), reactancia inductiva (XL) y reactancia capacitiva (XC). La reactancia capacitiva generalmente no puede presentarse en las pruebas de corrientes de Foucault, por lo que este término no se incluye en la ecuación.

formula de impedanciaLa impedancia total no es simplemente la suma algebraica de resistencia y reactancia inductiva. Dado que la reactancia inductiva está desfasada 90 grados con la resistencia y, por lo tanto, sus valores máximos se producen en diferentes momentos, se debe usar la suma de vectores para calcular la impedancia. Esto se ilustra en la imagen de la derecha.

Si la cantidad de resistencia está representada por la longitud de la línea horizontal y la cantidad de reactancia inductiva está representada por la longitud de la línea vertical; entonces, la cantidad de impedancia está representada por la longitud de la línea diagonal.

Dado que las líneas forman un triángulo rectángulo, el teorema de Pitágoras se puede usar para encontrar la longitud (valor) de la línea de impedancia.

El teorema de Pitágoras está escrito: c 2 = a 2 + b 2

Para esta aplicación, la variable, a es igual a la resistencia, b es igual a la reactancia inductiva, y c es igual a la impedancia. Entonces, la ecuación se convierte en:

2 = R 2 + X 2

Cuando esta ecuación se reescribe para resolver para Z, la ecuación de impedancia se produce en la forma presentada.

impedancia Z

Dónde:

  • L = Reactancia inductiva (Ω)
  • R = Resistencia en Ohmnios
  • Z =Impedancia

Definición de impedancia Z:

¿Estás tratando de entender la impedancia eléctrica? Lo más probable es que si te has metido en este tema en el pasado, tuvieras alguna jerga como los fasores, las relaciones de fase e incluso la resistencia imaginaria. ¿Qué es todo eso?

No todos somos ingenieros eléctricos nacidos en la universidad. Algunos de nosotros solo estamos jugando con la electrónica en nuestro tiempo libre y nunca nos encontramos con las matemáticas rigurosas que encuentras en la universidad. Pero eso no significa que entender la impedancia deba ser difícil. Si planea trabajar con dispositivos electrónicos alimentados por AC, entonces querrá saber qué es la impedancia y qué está haciendo en un circuito.

La mejor manera de entender la impedancia eléctrica es compararla con algo con lo que ya está familiarizado: la resistencia . Y aquí es donde vamos a ofrecer un resumen de la impedancia en una oración en pocas palabras:

La impedancia eléctrica es solo una forma de resistencia que depende de la frecuencia.

Eso es. Puede alejarse ahora mismo y agregar una palabra más a su vocabulario de ingeniería eléctrica o continuar leyendo. Cuando se habla de impedancia, se proporciona una forma de resistencia a una corriente, según la frecuencia de funcionamiento del circuito. Pero hay más.

Los resistores tienen un trabajo bastante fácil en un circuito alimentado por CC ; resisten el flujo de corriente que fluye a través de algún tipo de metal como el cobre. Si introduces una resistencia de 220 K ohmios en un circuito de CC, obtendrás una reducción definitiva de la corriente entre un lado de la resistencia y el otro. Los resistores, como otros componentes no reactivos, podrían preocuparse menos por cosas como la frecuencia de la fuente de alimentación. Solo van a seguir haciendo lo que hacen, resistiendo la misma cantidad de corriente todo el tiempo.

Pero, ¿qué pasa si empiezas a trabajar con la electrónica alimentada por AC? Con AC, no es solo una cuestión de 5 V alimentando un circuito. En cambio, tiene nuevas variables que considerar como la frecuencia particular de la corriente alterna. Aquí, AC se mueve hacia arriba y hacia abajo a 60 ciclos por segundo (60Hz).

El punto central de todo esto es que en la electrónica alimentada por AC no solo necesita componentes no reactivos como resistencias para resistir la corriente. También necesita componentes que puedan reaccionar a los cambios en la corriente y la frecuencia, como los condensadores y los inductores ; de lo contrario, su circuito no funcionará según lo previsto. Ponga todo esto junto, y casi puede pensar en la impedancia como el hermano mayor de la resistencia. La impedancia incluye tanto la resistencia como la reactancia. O expresado como una relación:

Impedancia = Resistencia + Reactancia

Pero ¿qué es la reactancia?

La reactancia viene en dos sabores diferentes, dependiendo de qué componente reactivo esté utilizando, estos incluyen:

Reactancia inductiva:

Verá esto en forma de electroimanes que cambian el campo magnético en un circuito, también llamado inductor. Los inductores tendrán una baja impedancia a bajas frecuencias y una alta impedancia a altas frecuencias.

Reactancia capacitiva:

Verás esto en forma de un campo eléctrico de carga entre dos superficies conductoras, también llamado conductor. Los conductores tienen una alta impedancia a bajas frecuencias y una baja impedancia a altas frecuencias.

Coloque resistencias, inductores y condensadores en un circuito de AC, y no solo tiene la oportunidad de resistir la electricidad, sino que también tiene la capacidad de almacenar y liberar energía. Mientras que una resistencia mantendrá una resistencia constante independientemente de las condiciones cambiantes, los inductores y los condensadores cambiarán su resistencia en función de la frecuencia de la señal que se les presente. Y cuando los condensadores y los inductores resisten y almacenan / liberan energía, entonces usted tiene una medida de impedancia.

Unidades estándar de reactancia:

Nombre de PrefijoAbreviaciónPesoFaradios Equivalentes
PicofaradiopF10-120.000000000001 F
Nano faradionF10-90.000000001 F
MicrofaradioµF10-60.000001 F
Mili faradiomF10-30.001 F
Kilo faradiokF1031000 F

Tabla impedancias recomendadas en transformadores segun IEC

La parte 5 de la norma IEC 60076-5: 2000 “Transformadores de potencia”, recomiendan recomiendan una impedancia mínima para los transformadores

Impedancia de cortocircuito a la corriente nominal
kVAImpedancia mínima de cortocircuito%
Por encima de      6304,0
631a1 2505,0
1 251a2 5006,0
2 501a6 3007,0
6 301a25 0008,0
25 001a40 00010,0
40 001a63 00011,0
63 001a100 00012,5
Encima100 000>12,5
Nota 1:   Los valores para la potencia nominal superior a 100 000 kVA están generalmente sujetos a un acuerdo entre el fabricante y el comprador.
Nota 2: En el caso de unidades monofásicas conectadas para formar un banco trifásico, el valor de la potencia nominal se aplica a la calificación del banco trifásico.

A diferencia de otros estándares, como IEEE o AS, que recomiendan valores típicos, IEC recomienda valores mínimos.

Como estos son valores mínimos, no significa que, como diseñador eléctrico, puede seleccionar impedancias muy altas para sus transformadores. Por ejemplo, IEC recomienda una impedancia mínima de 4% Z para un transformador de 300 kVA. No significa, sin embargo, que puedas tener una Z 6,5%. Aunque no puede haber nadie que le impida a hacerlo, pero el% Z del transformador es directamente proporcional al costo, tamaño y peso del transformador.

¿Por qué tiene que pagar más por un transformador cuando puede comprarlo más barato reduciendo el % Z? La única vez que seleccionará una impedancia más alta para su transformador será para reducir la corriente de falla en el transformador.