¿Qué es el diagrama de impedancia?

Un diagrama de impedancia, también conocido como gráfico de impedancia o complot de Nyquist , es una representación gráfica de la impedancia de un sistema en función de la frecuencia. Se utiliza principalmente en ingeniería eléctrica y campos relacionados para analizar y comprender el comportamiento de circuitos y sistemas que contienen resistencias, condensadores e inductores.

A continuación se muestra un desglose de lo que muestra un diagrama de impedancia y cómo se construye:

Qué muestra:

* Magnitud: La longitud de un vector en el diagrama representa la magnitud de la impedancia (medida en ohmios).

* Fase: El ángulo del vector con respecto al eje real representa el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente en el sistema.

* Frecuencia: El diagrama no muestra directamente la frecuencia, pero cada punto de la curva representa la impedancia a una frecuencia específica. A medida que cambia la frecuencia, el vector de impedancia trazará un camino en el diagrama.

Construcción:

1. Ejes Real e Imaginario: El diagrama se traza en un plano complejo en el que el eje horizontal representa la parte real de la impedancia (resistencia) y el eje vertical representa la parte imaginaria de la impedancia (reactancia).

2. Vector de impedancia: Para cada frecuencia, la impedancia está representada por un vector que se extiende desde el origen hasta un punto del gráfico. La longitud del vector corresponde a la magnitud de la impedancia y su ángulo representa el ángulo de fase.

3. Barrido de frecuencia: El diagrama se crea barriendo un rango de frecuencias y trazando los vectores de impedancia para cada frecuencia.

Aplicaciones:

* Análisis de circuitos: Los diagramas de impedancia ayudan a visualizar la impedancia compleja de los circuitos con condensadores e inductores, lo que permite a los ingenieros determinar la impedancia general de un circuito en varias frecuencias.

* Identificación del sistema: Los diagramas de impedancia se pueden utilizar para identificar las características de sistemas desconocidos, como determinar los valores de los componentes dentro de un circuito o analizar la respuesta de un sistema mecánico.

* Sistemas de control: Los diagramas de impedancia se utilizan para analizar la estabilidad y el rendimiento de los sistemas de control de retroalimentación, proporcionando información sobre la respuesta del sistema a diversas entradas.

* Electroquímica: Los diagramas de impedancia se utilizan ampliamente en estudios electroquímicos para investigar las propiedades de las interfaces electrodo-electrolito y analizar la cinética de reacciones electroquímicas.

Características e interpretaciones clave:

* Reactancia capacitiva: La impedancia imaginaria negativa (por debajo del eje real) corresponde a la reactancia capacitiva, que disminuye al aumentar la frecuencia.

* Reactancia inductiva: La impedancia imaginaria positiva (por encima del eje real) corresponde a la reactancia inductiva, que aumenta al aumentar la frecuencia.

* Resonancia: Un pico o caída en el diagrama de impedancia puede indicar resonancia, una frecuencia en la que el sistema exhibe el máximo almacenamiento de energía.

* Estabilidad: La forma del diagrama de impedancia puede proporcionar información sobre la estabilidad de un sistema.

En resumen, Los diagramas de impedancia son una herramienta poderosa para visualizar y analizar la impedancia de sistemas complejos en un rango de frecuencias. Se utilizan en diversas disciplinas para comprender el comportamiento de circuitos eléctricos, sistemas mecánicos y procesos electroquímicos.