Impedance protected вентилятор что это

Обновлено: 12.05.2024

Формула акустического импеданса:

где P – звуковое давление, а ν – колебания.

В средах, где сильно теряется акустическая энергия, величина Z является комплексной, но чаще можно считать её действительной и определять как произведение плотности среды на скорость звука:

Формула указывает на тот факт, что чем больше плотность вещества, тем выше значение акустического импеданса. Именно этот принцип используют производители различной акустической аппаратуры, подбирая материалы и разрабатывая конструкции с целью максимального снижения потерь звуковой энергии.

А, что на практике?

Переходя от теории к реальным современным акустическим системам , где используется понятие импеданс, можно говорить об этом параметре как об определённом сопротивлении подаваемому музыкальному сигналу. И в зависимости от частоты этого сигнала, который фактически является переменным электротоком, будет меняться и сопротивление головки. Определяется эта величина как полное электрическое сопротивление, измеряемое на частоте 1000Гц. Импеданс в стационарных акустических системах составляет 4,6 и 8Ом. Часто задают вопрос, в чём разница между понятиями сопротивление и импеданс. Ответ простой. Под сопротивлением подразумевают только активную (резистивную часть), а импеданс – это полное сопротивление, т.е. сумма активной и реактивной составляющих, понимая, что реактивное сопротивление – это ёмкость и индуктивность. Однако на практике часто эти два понятия путают и называют просто сопротивлением.

Величина импеданса не влияет на качество звучания конкретного акустического изделия. Производители указывают импеданс динамиков акустики только для того чтобы эта характеристика была учтена при создании системы колонка-усилитель. В случаях, если сопротивление акустики будет ниже рекомендуемого для конкретной модели усилителя , то звук может быть сильно искажён или сработает система защиты от перегрузок. А если выше, то колонки будут звучать очень тихо, и их потенциал не буден реализован.

Что такое импеданс в наушниках и как его можно измерить?

Среди часто задаваемых вопросов именно темы об импедансе наушников занимают главные места. И это понятно, ведь выбор наушников колоссальный и не всегда получается быстро подобрать подходящую модель.

На что влияет импеданс?

Прежде всего, он влияет на чувствительность, которую для обычного потребителя можно сопоставить с громкостью. Чем ниже сопротивление, тем выше этот параметр и, наоборот, чем выше значение импеданса, тем чувствительность ниже. Получается, что на мощность влияет чувствительность, которая сама зависит от импеданса.

Что такое электрический импеданс

В цепях постоянного тока активное сопротивление R играет важную роль. Что касается цепей синусоидального переменного тока, то здесь не обойтись одним лишь активным сопротивлением. Ведь если в цепях постоянного тока емкости и индуктивности заметны только при переходных процессах, то в цепях переменного тока данные компоненты проявляют себя гораздо более значительно.

Представление об импедансе позволяет применять закон Ома к участкам цепей переменного синусоидального тока. Проявление двухполюсником (нагрузкой) индуктивной составляющей приводит к отставанию тока от напряжения на данной частоте, а проявление емкостной составляющей — к отставанию напряжения от тока. Активная же составляющая не вызывает задержки между током и напряжением, проявляя себя по сути так же, как и в цепи постоянного тока.

Составляющая импеданса, содержащая емкостной и индуктивный компоненты, называется реактивной составляющей X. Графически активную составляющую R импеданса можно отложить по оси оX, а реактивную — по оси оY, тогда импеданс в целом представится в форме комплексного числа, где j-мнимая единица (мнимая единица в квадрате равна минус 1).

В данном случае наглядно видно, что реактивная составляющая X может быть разложена на емкостную и индуктивную составляющие, которые имеют противоположное направление, то есть оказывают противоположное влияние на фазу тока: при преобладании индуктивной составляющей, импеданс цепи окажется в целом положительным, то есть в цепи ток будет отставать от напряжения, если же станет преобладать емкостной компонент, то напряжение будет отставать от тока.

Схематически этот двухполюсник в приведенном виде изображается так:

Принципиально любая схема линейного двухполюсника может быть приведена к аналогичному виду. Здесь можно определить активную составляющую R, которая от частоты тока не зависит, и реактивную составляющую X, включающую в себя емкостную и индуктивную составляющие.

Из графической модели, где сопротивления представлены векторами, ясно, что модуль импеданса для заданной частоты синусоидального тока вычисляется как длина вектора, представляющего собой сумму векторов X и R. Измеряется импеданс в Омах.

Если в цепи преобладает влияние индуктивности L, значит реактивная составляющая X положительна, при этом активная составляющая R мала — это индуктивная нагрузка. Пример индуктивной нагрузки — катушка индуктивности.

Если в цепи преобладает влияние емкости C, значит реактивная составляющая X отрицательна, при этом активная составляющая R мала — это емкостная нагрузка. Пример емкостной нагрузки — конденсатор.

Если в цепи преобладает активное сопротивление R, при этом реактивная составляющая X мала — это активная нагрузка. Пример активной нагрузки — лампа накаливания.

Если в цепи активная составляющая R значительна, но индуктивная составляющая преобладает над емкостной, то есть реактивная составляющая X положительна, нагрузку называют активно-индуктивной. Пример активно-индуктивной нагрузки — асинхронный двигатель.

Если в цепи активная R составляющая значительна, при этом емкостная составляющая преобладает над индуктивной, то есть реактивная составляющая X отрицательна, нагрузку называют активно-емкостной. Пример активно-емкостной нагрузки — блок питания люминесцентной лампы.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Наушники

Покупая наушники, можно обнаружить обилие технических сведений на упаковке и в паспорте девайса. Диапазон частот, а также количество мВатт, сопротивление и другие подробности. Желающим найти себе лучшие наушники, ориентируясь на технические характеристики устройства, следует детально разобраться в сути этих параметров. Как влияет сопротивление в наушниках на ваши впечатления от звука? Что такое импеданс в наушниках, и какой лучше?

Невозможно однозначно ответить на вопрос, какое сопротивление лучше. Идеальное сопротивление зависит от типа устройства, с которым вы будете его использовать.

На что влияет сопротивление? Полное сопротивление, или импеданс, определяет чувствительность наушников. Чем ниже сопротивление, тем выше чувствительность. Низкая чувствительность образуется при высоком сопротивлении. Количество расходуемого электротока тоже зависит непосредственно от сопротивления.

Зная, что такое импеданс и зачем он нужен, можно определить, как много требуется аудиоустройству энергии для того, чтобы транслировать качественный и достаточно громкий звук. Для профессионального оборудования требуются приборы со значительным сопротивлением. Поскольку из профессиональной аппаратуры исходит очень высокое напряжение, обычные наушники с ним не справятся. Для обычных устройств звуковоспроизведения подходит среднее значение импеданса в диапазоне 120-150 Ом. Устройства карманного типа, смартфоны и всевозможные плееры – имеют очень низкое напряжение на выходе, потому они требуют низкоомных наушников. Оптимальные значения – от 16 до 40 Ом.

Импеданс 32 ом – что это? Это среднее значение импеданса для низкоомных наушников. Если вы не знаете, высокоомный или низкоомный девайс требуется для вашего устройства, попробуйте послушать звук на средних значениях Ом. Это поможет установить середину и понять, в какую сторону лучше сдвигать значения Ом в наушниках.

Разновидности аппаратуры в зависимости от значений сопротивления

Аппаратура относится к тому или иному виду, в зависимости от ее технических показателей. Наушники могут иметь разный частотный диапазон или чувствительность. Знание о сопротивлении ваших наушников может оказаться очень полезным. Наушники в 32 Ом могут звучать очень хорошо и исправно выполнять свои функции, равно как и высокоомные наушники.

Сопротивление наушников исчисляется в значениях Ом, по имени известного немецкого ученого.

В зависимости от того, в подаче какого напряжения нуждается гарнитура, наушники делятся на:

Полноразмерная аппаратура, накладные и большие наушники могут иметь следующие показатели:

Сопротивление ниже 100 Ом для низкоомных наушников;
Считая от 100 Ом, полноразмерные наушники являются высокоомными.

Внутриканальные наушники с маленькими динамиками, которые предназначены для удобного размещения в ушной раковине, имеют следующие виды значений Ом:

Сопротивление достигает менее 32 Ом, что определяет наушники как низкоомные;
У высокоомных внутриканальных наушников сопротивление обязательно больше 32 Ом.

ВАЖНО! На выходе у смартфонов и плееров установлены ограничения на напряжение. Таких ограничений на подачу тока не стоит. Большое количество тока на выходе сильно портит звук.

В высокоомных наушниках сопротивление току выше, а значит, и звук получается чище и лучше. Выходное напряжение на стационарных приборах не ограничено так, как в случае с портативными девайсами. Поэтому хорошие высокоомные наушники можно эффективно использовать дома без потери качества звука. В это же время, мобильные устройства просто не создают достаточно напряжения, чтобы раскрыть звук в высокоомных наушниках.

Громкость задается сопротивлением и звуковым давлением. SPL, или звуковое давление, измеряется в децибелах на мВатт. Устройства с одним и тем же звуковым давлением при подключении к плееру с потенциалом в 1 вольт, могут выдать совершенно разное звучание. А зависеть оно будет от значения сопротивления.

Кривая импеданса для разных видов устройств

Посмотрим, как зависит частота от сопротивления в различных устройствах. Пределы частоты зададим значениями в 20 и 20000 Гц.

Полноразмерная гарнитура динамического типа создает кривую импеданса, формирующую небольшие подъемы при функционировании на низких и высоких частотах. Это означает, что, даже если задано стандартное сопротивление в наушниках на 32 Ом, реальное сопротивление может отклоняться от указанного в два или три раза.

У внутриканальных устройств кривая импеданса является прямой линией, без каких-либо отклонений. Линия лежит в горизонтальной плоскости, параллельно шкале Гц. Это верно, когда мы задаем стандартные значения сопротивления Ом в 16, 24 и 32.

Аппаратура с изодинамическими и ортодинамическими свойствами, тоже имеют импеданс, выраженный горизонтальной линией. Тем не менее, на ультравысоких частотах могут возникать локальные отклонения. Это происходит только с некоторыми моделями и не является обязательным правилом.

Арматурная гарнитура внутриканального вида дает чистый красивый звук на высоких частотах. Причиной этому является то, что график импеданса взлетает на высокой частоте. Такое происходит во многих однодрайверных устройствах. Отсутствие искажений звука позволяет полнее им наслаждаться.

Когда речь идет о многодрайверных наушниках и о гибридным типе гарнитуры, можно отметить, что на значениях свыше 500 Гц кривая импеданса непредсказуемо мечется то вниз, то вверх. Просадка снижается до показателя в 4 Ом. В это же время производители заявляют о том, что просадка составляет 100 Ом на 1кГц

ВАЖНО! Показатели импеданса наушников сильно отличаются от заявленных производителями значений сопротивления. Потому, если самостоятельно проводить измерения при помощи мультиметра, цифры будут сильно расходиться с указанными в соответствующих документах. Это нормально.

Оптимальные значения импеданса для использования с различными устройствами

Большое сопротивление задает низкую чувствительность в наушниках. Если вы будете использовать наушники с различным импедансом на одном и том же воспроизводящем устройстве, заряд батареи автономного питания будет расходоваться с разной скоростью. Это происходит потому, что приборы с отличающимися показателями сопротивления потребляют разное количество электроэнергии. Чтобы лучше представить, какое сопротивление подходит определенным типам техники, рассмотрим несколько примеров.

Некоторые виды портативных звуковоспроизводящих приборов:

Смартфон. Чтобы звук из смартфона звучал лучше, стоит выбирать наушники с номинальным сопротивлением в 22 Ом. Однако в этом случае заряд устройства будет тратиться на проигрывание звуковых файлов. На мобильных устройствах неудобно иметь быстрый расход тока. Чтобы заряд дольше не кончался, возьмите наушники 32 Ом. Перечисленные стандартные значения в 22 и 32 Ом хорошо работают в наушниках для iPhone. Мониторные наушники для профессиональной звукозаписи стоит использовать со смартфоном только если к ним попутно подключен хороший портативный усилитель звука. Помимо этого, нужен также плеер с мощной аудиокартой. Для смартфона подходит низкоомная аппаратура.
Обычный плеер хорошо совместим с девайсами, у которых сопротивление составляет 16 Ом. Если в устройстве напряжение на выходе составляет более чем 200 мВ, возьмите наушники с чувствительностью пониже. Подойдет и импеданс наушников в 32 Ом. Такие девайсы тратят меньше электроэнегрии, а значит – продлевается время работы прибора.

Среднее сопротивление в наушниках с арматурным устройством и на одном драйвере, выше. Это позволяет гаджету, воспроизводящему звук, работать дольше. Заряда смартфонов и плееров хватает на больший срок. Это важно, поскольку в современных приборах и без того достаточно программ, усиленно расходующих электричество даже в фоновом режиме.

Многодрайверные приборы арматурного типа, напротив, имеют среднее сопротивление ниже. То же относится к типу динамических приборов. Это позволяет технике подолгу работать без нужды в дополнительном заряде.

Портативный усилитель для оптимального звучания

Высокоомные наушники дают лучшее качество звука, но могут играть слишком тихо на портативных устройствах. Чтобы данная проблема не стояла остро, мощность динамиков должна соответствовать устройству. Иначе громкость звучания всегда будет неудовлетворительной. Если нельзя добиться нужного звука, сочетая наушники с приборами, попробуйте воспользоваться специальным усилителем.

Подбор наушников с правильным импедансом помогает аудиоустройству функционировать стабильно, служить долго и выдавать звук достаточно удовлетворительного качества. Хороший звук ценят не только профессионалы, каждый день работающие в музыкальной сфере. Любому человеку приятно иметь устройство, выдающее чистое, глубокое и красивое звучание. Раздражающие шумы, слишком тихий звук или быстрый расход батареи могут сильно испортить настроение.

Высокие показатели импеданса наушников обеспечивают небольшую отдачу тока. За счет этого расходуется меньше энергии, а частотных искажений происходит меньше. Характеристики амплитуды и частоты в высокоомных наушниках выравниваются благодаря работе через усилитель.

Чтобы понять, какое сопротивление звучит в вашем устройстве, определите, на какое напряжение способно ваше устройство. Маленькие приборы физически не могут создавать большое напряжение. Большое напряжение на выходе образуют приборы стационарного типа, работающие от сети, а не от батареи. Поэтому сопротивление наушников для стационарных устройств звуковоспроизведения должно быть выше, чтобы полнее насладиться возможностями хорошей техники. Однако хороший усилитель может проконтролировать процесс взаимодействия технических приспособлений, сгладить недостатки и раскрыть потенциал приборов.

Электролитические конденсаторы с низким ЭПС и низким импедансом

В настоящее время в продаже имеется огромное количество электролитических конденсаторов с разными эксплуатационными характеристиками. Те, кто имеет дело с электроникой, возможно уже слышали или даже сталкивались с обозначениями вроде Low ESR или Low Imp.

Если с Low ESR всё вполне понятно, достаточно знать, что такое эквивалентное последовательное сопротивление, то вот с Low Imp у многих возникают вполне обоснованные вопросы.

Забегая вперёд, скажу, что конденсаторы Low ESR и Low Impedance, это почти одно и тоже.

Чтобы разобраться, в чём разница между ними, вспомним некоторые известные факты об устройстве алюминиевого электролитического конденсатора.

Из-за скручивания анодной и катодной обкладок в рулон образуется паразитная индуктивность. Величина этой индуктивности составляет 20. 200 нГн. Чтобы как-то учесть "паразитную" индуктивность конденсатора стали использовать такой показатель, как ESL (Equivalent Series Inductance) – эквивалентная последовательная индуктивность. В технической литературе обычно применяется именно аббревиатура ESL, а не ESI, хотя можно встретить и то, и то.

Так как электролит, катодная и анодная обкладка, а также переходные соединения и выводы обладают активным сопротивлением, то всё это "собрали вместе" и назвали эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR – Equivalent Series Resistance).

Важное замечание!

Стоит понимать, что ESR зависит от температуры, напряжения и частоты! И, хотя, ESR считается активной составляющей полного сопротивления (импеданса, Z), которое по идее не должно зависеть ни от ёмкости, ни от частоты, но из-за того, что основной вклад в ESR вносит сопротивление электролита, то величина ESR подвержена изменению под действием разных факторов.

Теперь, давайте разберёмся с импедансом или по-другому полным сопротивлением (Z). На зарубежный манер это Impedance, а сокращённо Imp.

Импеданс включает как активное, так и реактивное сопротивление (ёмкостное X_C и индуктивное X_L), которое зависит от частоты. С наличием ёмкостного сопротивления всё понятно, ведь речь идёт о конденсаторе. А вот индуктивное сопротивление – это уже следствие наличия ESL (паразитной индуктивности), которая образуется из-за намотки алюминиевой фольги.

Формула расчёта импеданса для последовательной цепи выглядит так:

где, R – активное сопротивление цепи, Ом (Ω);

X_L = ωL = 2πƒL – индуктивное сопротивление, Ом (Ω).

X_C = 1/ωC = 1/2πƒC – ёмкостное сопротивление, Ом (Ω).

В случае с электролитическим конденсатором R ≈ ESR. Получаем вот такую формулу:

Электролитические конденсаторы полярны и способны работать только в цепях с постоянным или пульсирующим напряжением.

Так как через него протекают импульсные токи высокой частоты, то, в силу своего конструктивного исполнения, на разной частоте он будет оказывать разное сопротивление.

Теперь взглянем на график. На нём показано, как меняется величина ESR (R), X_C, X_L, Z в зависимости от частоты.

Как видим, с ростом частоты ESR (R) постепенно уменьшается. Также стоит отметить, что с ростом температуры ESR тоже уменьшается, так как удельная электропроводность электролита растёт.

Ёмкостное сопротивление X_C с ростом частоты (пульсаций) также стремительно падает и в конечном итоге становится меньше того самого ESR (R).

С индуктивным сопротивлением X_L, которое обусловлено наличием ESL, всё обстоит наоборот. С ростом частоты оно увеличивается. Реактивное сопротивление индуктивности начинает проявлять себя на частотах выше 100 – 1000 кГц. Это приводит к тому, что на высоких частотах конденсатор всё меньше представляет собой ёмкость.

Из этого следует вывод, что чем больше ESL, тем ниже частота, до которой конденсатор ведёт себя как ёмкость. Таким образом, ESL влияет на способность конденсатора работать в цепях с высокой частотой пульсации тока (импульсных источниках питания, цифровых системах и пр.).

Так как индуктивное сопротивление (из-за ESL) является частью полного сопротивления Z (импеданса), также, как и ESR, то конденсаторы, которые имеют низкий ESL и ESR, называют конденсаторами Low Impedance (сокр. Low Imp).

Таким образом, конденсаторы, которые имеют низкий импеданс ещё лучше тех, что имеют низкий ESR, так как могут работать ещё и на более высоких частотах.

Производители делят конденсаторы на серии. Каждая серия обладает разными свойствами и эксплуатационными характеристиками.

Чтобы узнать, какими свойствами обладает конденсатор можно найти даташит на серию, к которой он принадлежит.

Как правило, серию указывают на виниловой оболочке рядом с номинальной ёмкостью и рабочим напряжением. На фото показаны конденсаторы Jamicon серии TX.

В справочной документации (даташите) величину импеданса приводят для частоты 100 кГц и температуры +20°C.

Стоит отметить, что на частоте 100 кГц, которая считается типичной для импульсных источников питания, величина импеданса и ESR отличается незначительно. Поэтому разницы между Low Impedance и Low ESR конденсаторами практически нет. Другое дело, если тот будет работать в более высокочастотной цепи. В таком случае, Low Impedance конденсатор подойдёт лучше.

На скриншоте далее показана часть таблицы из даташита на конденсаторы Jamicon серии TX, которые имеют низкий импеданс и высокое рабочее напряжение.

Аналогично обстоит дело и с ESR. Его величину также указывают для частоты 100 кГц (температура +20°C).

Не секрет, что высокий ESR плохо сказывается на сроке службы электролитического конденсатора. При любом изменении напряжения на обкладках конденсатора через него протекает импульс тока, так называемый Ripple current – пульсация тока (R.C.).

При этом на ESR выделяется тепло, которое разогревает электролит и способствует его испарению. Со временем это приводит к снижению ёмкости конденсатора и его полной неработоспособности.

Заглянем в даташит на конденсаторы Jamicon серии MZ, которые заточены под импульсные источники питания. Это низковольтные Low ESR конденсаторы. Их рабочее напряжение не превышает 25V (6,3. 25V). Идеально подойдут для ремонта компьютерных блоков питания.

Кроме всего прочего, в таблице указана максимальная величина тока пульсации (R.C.), на которую рассчитан конденсатор. Чем больше значение R.C., тем больший импульсный ток сможет выдержать конденсатор длительное время. Указанный производителем импульсный ток (R.C.) не рекомендуется превышать, так как конденсатор будет перегреваться и, как следствие, раньше выйдет из строя.

Также можно встретить конденсаторы со сверхмалым импедансом (Ultra low impedance), например, такие, как Jamicon серии WJ. Они заточены под использование специально в компьютерных материнских платах и способны работать в широком частотном диапазоне. Такие конденсаторы имеют как низкий ESR, так и ESL (малую паразитную индуктивность).

Чтобы как-то снизить импеданс конденсаторов производителям приходиться всячески уменьшать паразитную индуктивность и использовать электролит, которой обладает высокой удельной электропроводностью в широком диапазоне температур.

С развитием цифровой электроники, работающей на высоких тактовых частотах, а также широким внедрением импульсных источников питания, требования к современным электролитическим конденсаторам резко возросли. При конструировании и ремонте необходимо обращать внимание на такие параметры, как ЭПС конденсатора и его импеданс, так как это напрямую влияет на качество и длительность его работы.

Многих интересует вопрос, каким должно быть значение ESR, чтобы считать конденсатор пригодным? Для тех, кто внимательно прочитал приведённый материал ответ напросится сам собой.

Если удаётся определить серию конденсатора, то все необходимые данные можно найти в даташите. Данные ЭПС или импеданса из таблиц даташита можно считать "эталонными", наподобие таблицы ESR.

Ну, а далее нужно иметь под рукой универсальный тестер электронных компонентов, который замеряет в том числе и ESR. Сравнив результаты замеров с данными из таблицы легко понять, насколько конденсатор пригоден для дальнейшей работы.

Тут стоит помнить, что полученные данные будут отличаться от табличных, так как величина ЭПС зависит от температуры и частоты измерения. В любом случае разница не должна быть слишком большой.

Читайте также: