Empedans Nasıl Hesaplanır: 10 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: Jason Gerald | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-19 22:14

Empedans, alternatif akıma karşı direncin bir ölçüsüdür. Birimi ohm'dur. Empedansı hesaplamak için, akımdaki değişikliklere bağlı olarak akıma değişen miktarda direnç verecek olan tüm indüktörlerin ve kapasitörlerin empedanslarının yanı sıra tüm dirençlerin toplamını bilmeniz gerekir. Basit bir matematiksel formül kullanarak empedansı hesaplayabilirsiniz.

Formül Özeti

1. Empedans Z = R veya X_L veya X_C (sadece biri biliniyorsa)
2. İç direnç seri halinde Z = (R² + X²) (R ve X'ten biri biliniyorsa)
3. İç direnç seri halinde Z = (R² + (|X_L - X_C|)²) (R, X ise_Lve X_C tam olarak biliniyor)
4. İç direnç her türlü ağda = R + jX (j hayali bir sayıdır (-1))
5. Direnç R = I / V
6. Endüktif reaktans X_L = 2π L = L
7. Kapasitif reaktans X_C = ¹ / _2πƒL = ¹ / _L

   Adım

   Bölüm 1 / 2: Direnç ve Reaktansın Hesaplanması

   

   Adım 1. Empedansın tanımı

   Empedans Z sembolü ile gösterilir ve Ohm (Ω) birimlerine sahiptir. Herhangi bir devrenin veya elektrikli bileşenin empedansını ölçebilirsiniz. Ölçüm sonuçları, devrenin elektron akışını (akım) ne kadar engellediğini size söyleyecektir. Her ikisi de empedansa katkıda bulunan akım hızını yavaşlatan iki farklı etki vardır:

   • Direnç (R) veya direnç, bileşenin malzemesi ve şeklinden kaynaklanan akımın yavaşlamasıdır. Bu etki, dirençlerde en fazladır, ancak tüm bileşenlerin en azından bir miktar dirence sahip olması gerekir.
   • Reaktans (X), akımdaki veya voltajdaki değişikliklere direnen elektrik ve manyetik alanlar nedeniyle akımın yavaşlamasıdır. Bu etki en çok kapasitörler ve indüktörler için önemlidir.

   

   Adım 2. Direnci gözden geçirin

   Direnç, elektrik çalışmaları alanında temel bir kavramdır. Bunu Ohm yasasında görebilirsiniz: V = I * R. Bu denklem, üç değişkenden en az ikisini bildiğiniz sürece bu değişkenlerin değerlerini hesaplamanıza olanak tanır. Örneğin, direnci hesaplamak için formülü şu şekilde yazın: R = I / V. Ayrıca bir multimetre ile direnci kolayca hesaplayabilirsiniz.

   • V voltajdır, birim Volt'tur (V). Bu değişkene potansiyel fark da denir.
   • I akımdır, birimi Amperdir (A).
   • R dirençtir, birim Ohm'dur (Ω).

   

   Adım 3. Hesaplanacak reaktans tipini belirleyin

   Reaktans sadece alternatif akım (AC) devrelerinde meydana gelir. Direnç gibi, reaktans da Ohm (Ω) birimlerine sahiptir. Farklı elektrik bileşenlerinde bulunan iki tür reaktans vardır:

   • Endüktif reaktans X_L bobin veya reaktör olarak da bilinen indüktör tarafından üretilir. Bu bileşenler, alternatif akım devresinde yön değişikliklerine direnen bir manyetik alan üretir. Yön değişikliği ne kadar hızlı olursa, endüktif reaktansın değeri o kadar büyük olur.
   • Kapasitif reaktans X_C elektrik yükünü depolayan bir kapasitör tarafından üretilir. Bir AC devresindeki akım yön değiştirdikçe, kondansatör tekrar tekrar şarj olur ve boşalır. Kondansatörün şarj olması ne kadar uzun sürerse, kondansatör akıma o kadar fazla direnecektir. Bu nedenle, yön değişimi ne kadar hızlı gerçekleşirse, elde edilen kapasitif reaktans değeri o kadar düşük olur.

   

   Adım 4. Endüktif reaktansı hesaplayın

   Yukarıda açıklandığı gibi, endüktif reaktans, akımın yönündeki veya devrenin frekansındaki değişim oranı ile artacaktır. Bu frekans sembolü ile gösterilir ve Hertz (Hz) birimlerine sahiptir. Endüktif reaktansı hesaplamak için tam formül x_L = 2πƒLburada L, Henry (H) birimleriyle endüktanstır.

   • Endüktans L, bobin sayısı gibi kullanılan indüktörün özelliklerine bağlıdır. Endüktansı doğrudan da ölçebilirsiniz.
   • Birim daireyi tanıyorsanız, bir daire ile temsil edilen alternatif bir akım ve bir çevrimi temsil eden 2π radyanlık bir tam dönüş hayal edin. Bunu Hertz (saniyedeki birim) ile çarptığınızda, sonucu saniyede radyan olarak alırsınız. Bu, devrenin açısal hızıdır ve küçük harfle omega olarak yazılabilir. Endüktif reaktansın formülünü X'e yazabilirsiniz._L=ωL

   

   Adım 5. Kapasitif reaktansı hesaplayın

   Bu formül, endüktif reaktansı bulma formülüne benzer, ancak kapasitif reaktans frekansla ters orantılıdır. kapasitif reaktans x_C = ¹ / _2π°C. C, kapasitörün Farad (F) cinsinden kapasitans değeridir.

   • Bir multimetre ve bazı temel hesaplamalar kullanarak kapasitansı ölçebilirsiniz.
   • Yukarıda açıklandığı gibi, bu değişken şu şekilde yazılabilir: ¹ / _L.

   Bölüm 2/2: Toplam Empedansın Hesaplanması

   

   Adım 1. Aynı devredeki dirençleri toplayın

   Bir devrede indüktör veya kapasitör olmadan birden fazla direnç varsa toplam empedansı hesaplamak kolaydır. İlk olarak, her bir direncin (veya direnci olan herhangi bir bileşenin) direnç değerini ölçün veya direnç ohm (Ω) ile etiketlenmiş parçalar için devre şemasına bakın. Bileşenler arasındaki devre tipine göre ekleyin:

   • Seri bir devrede (uçları tek bir hat üzerinde bağlı olan) bağlı dirençler bir araya toplanabilir. Toplam direnç R = R olur₁ + R₂ + R₃…
   • Paralel bağlı dirençler (her direncin farklı bir kablosu vardır ancak aynı devreye bağlı) ters olarak toplanır. Toplam direnç miktarı R = olur ¹ / _{r1 + ¹ / r2 + ¹ / r3 …}

   

   Adım 2. Aynı devredeki reaktans değerlerini toplayın

   Bir devrede yalnızca indüktörler veya yalnızca kapasitörler olduğunda, toplam empedans toplam reaktansa eşittir. Aşağıdaki gibi hesaplayın:

   • Serideki indüktör: X_Toplam = X_L1 + X_L2 + …
   • Serideki kapasitörler: C_Toplam = X_C1 + X_C2 + …
   • Paralel devredeki indüktör: X_Toplam = 1 / (1/X_L1 + 1/X_L2 …)
   • Paralel devrede kondansatör: C_Toplam = 1 / (1/X_C1 + 1/X_C2 …)

   

   Adım 3. Toplam reaktansı elde etmek için endüktif reaktansı kapasitif reaktanstan çıkarın

   Bir reaktansın etkisi diğer reaktansın etkisi azaldıkça arttığından, iki reaktans birbirinin etkisini azaltma eğilimindedir. Toplam değeri bulmak için, daha büyük reaktans değerini daha küçük reaktans değerinden çıkarın.

   X formülünden de aynı sonucu alacaksınız._Toplam = |X_C - X_L|

   

   Adım 4. Bir seri devrede direnç ve reaktansın empedansını hesaplayın

   İki değer farklı aşamalarda olduğu için bunları bir araya getiremezsiniz. Yani değerleri AC döngüsünün bir parçası olarak zamanla değişir, ancak farklı zamanlarda zirveye ulaşırlar. Neyse ki, tüm bileşenler seri olduğunda (sadece bir tel var), basit formülü kullanabiliriz. Z = (R² + X²).

   Bu formülün arkasındaki hesaplamalar, geometriyle de ilgili gibi görünseler de, "fazörleri" içerir. R ve X bileşenlerini dik kenar olarak Z empedansı ile bir dik üçgenin iki tarafı olarak temsil edebiliriz

   

   Adım 5. Paralel bir devrede direnç ve reaktansın empedansını hesaplayın

   Bu, empedansı hesaplamanın yaygın bir yoludur, ancak karmaşık sayıların anlaşılmasını gerektirir. Direnç ve reaktans içeren paralel bir devrenin toplam empedansını hesaplamanın tek yolu budur.

   • Z = R + jX, sanal bileşen olarak j ile: (-1). Akımı temsil eden I ile karışıklığı önlemek için i yerine j kullanın.
   • Bu iki sayıyı birleştiremezsiniz. Örneğin bir empedans 60Ω + j120Ω olarak yazılabilir.
   • Bir seride böyle iki devreniz varsa, reel sayıların bileşenlerini ve sanal bileşenlerin bileşenlerini ayrı ayrı ekleyebilirsiniz. Örneğin, eğer Z₁ = 60Ω + j120Ω ve Z'ye sahip bir dirençle seri bağlanmış₂ = 20Ω, sonra Z_Toplam = 80Ω + j120Ω.