Analyza obvodů RL série

Co je RL obvod?

RL obvod (také známý jako RL filtr nebo RL síť) se definuje jako elektrický obvod složený z pasivních obvodových prvků - odporu (R) a cívky (L) spojených dohromady, poháněných zdrojem napětí nebo zdrojem proud.

Díky přítomnosti odporu v ideální formě obvodu bude RL obvod spotřebovávat energii, podobně jako RC obvod nebo RLC obvod.

To je na rozdíl od ideální formy LC obvodu, který nebudou spotřebovávat žádnou energii kvůli absenci odporu. Ačkoli to platí pouze pro ideální formu obvodu, a ve skutečnosti bude i LC obvod spotřebovávat nějakou energii kvůli nenulovému odporu komponent a spojovacích drátů.

Uvažme jednoduchý RL obvod, kde jsou odpor R a cívka L spojeny v sérii s zdrojem napětí V voltů. Předpokládejme, že proud v obvodu je I (ampér) a proud procházející odporem a cívku jsou IR a IL v daném pořadí. Protože jsou jak odpor, tak i cívka spojeny v sérii, takže proud v těchto elementech a v celém obvodu zůstává stejný. Tedy IR = IL = I. Nechť VR a Vl jsou padnutí napětí na odporniku a cívce.

Aplikujeme Kirchhoffův zákon o napětí (tj. součet padnutí napětí musí být roven aplikovanému napětí) na tento obvod, dostaneme:

Fázový diagram pro RL obvod

Před vykreslením fázového diagramu sériového RL obvodu, by měl každý znát vztah mezi napětím a proudem v případě odporníku a cívky.

1. 
   

1. Odporník
   V případě odporníku jsou napětí a proud ve stejné fázi, nebo jinak řečeno, fázový úhel mezi napětím a proudem je nula.

1. 
   

1. Cívka
   V cívce jsou napětí a proud ve fázi nesynchronizované. Napětí předchází proudu o 90° nebo jinak řečeno, napětí dosáhne svého maximálního a nulového hodnoty 90° dříve, než to udělá proud.

1. RL obvod
   Pro vykreslení fázového diagramu sériového RL obvodu postupujte následovně:

Krok 1. V případě sériového RL obvodu jsou odporník a cívka spojeny v sérii, takže proud procházející oběma prvky je stejný, tedy IR = IL = I. Tedy vezměte fázový vektor proudu jako referenci a nakreslete jej na horizontální osu, jak je uvedeno v diagramu.
Krok 2. V případě odporníku jsou napětí a proud ve stejné fázi. Tedy nakreslete fázový vektor napětí VR ve stejném směru jako fázový vektor proudu. Tedy VR je ve fázi s I.

Krok 3. Víme, že v cívce napětí předchází proudu o 90°, takže nakreslete VL (padnutí napětí na cívce) kolmo na fázový vektor proudu.
Krok 4. Nyní máme dvě napětí VR a VL. Nakreslete výsledný vektor (VG) těchto dvou napětí. Například,
a z pravoúhlého trojúhelníku získáme, fázový úhel