Análisis de circuitos serie RL

¿Qué es un circuito RL?

Un circuito RL (también conocido como filtro RL o red RL) se define como un circuito eléctrico que consta de los elementos pasivos del circuito de un resistor (R) y un inductor (L) conectados juntos, alimentados por una fuente de voltaje o una fuente de corriente.

Debido a la presencia de un resistor en la forma ideal del circuito, un circuito RL consumirá energía, similar a un circuito RC o un circuito RLC.

Esto es diferente de la forma ideal de un circuito LC, que no consumirá energía debido a la ausencia de un resistor. Aunque esto solo ocurre en la forma ideal del circuito, y en la práctica, incluso un circuito LC consumirá algo de energía debido a la resistencia no nula de los componentes y los cables de conexión.

Consideremos un circuito RL simple en el que un resistor, R y un inductor, L están conectados en serie con una fuente de voltaje de V voltios. Supongamos que la corriente que fluye en el circuito es I (amperios) y la corriente a través del resistor y el inductor es IR e IL respectivamente. Dado que tanto la resistencia como el inductor están conectados en serie, la corriente en ambos elementos y en el circuito permanece igual. Es decir, IR = IL = I. Sean VR y Vl el caída de tensión a través del resistor y el inductor.

Aplicando la ley de Kirchhoff de voltajes (es decir, la suma de las caídas de tensión debe ser igual a la tensión aplicada) a este circuito obtenemos,

Diagrama fasorial para un circuito RL

Antes de dibujar el diagrama fasorial de un circuito RL en serie, uno debe conocer la relación entre el voltaje y la corriente en el caso de un resistor e inductor.

1. 
   

1. Resistor
   En el caso del resistor, el voltaje y la corriente están en la misma fase, o podemos decir que la diferencia de ángulo de fase entre el voltaje y la corriente es cero.

1. 
   

1. Inductor
   En el inductor, el voltaje y la corriente no están en fase. El voltaje lleva a la corriente por 90° o, en otras palabras, el voltaje alcanza su valor máximo y cero 90° antes de que la corriente lo haga.

1. Circuito RL
   Para dibujar el diagrama fasorial de un circuito RL en serie, siga los siguientes pasos:

Paso I. En el caso de un circuito RL en serie, el resistor y el inductor están conectados en serie, por lo que la corriente que fluye en ambos elementos es la misma, es decir, IR = IL = I. Por lo tanto, tome el fasor de corriente como referencia y dibújelo en el eje horizontal, como se muestra en el diagrama.
Paso II. En el caso del resistor, tanto el voltaje como la corriente están en la misma fase. Así que dibuje el fasor de voltaje, VR en el mismo eje o dirección que el fasor de corriente. Es decir, VR está en fase con I.

Paso III. Sabemos que en el inductor, el voltaje lleva a la corriente por 90°, así que dibuje VL (la caída de tensión a través del inductor) perpendicular al fasor de corriente.
Paso IV. Ahora tenemos dos voltajes, VR y VL. Dibuje el vector resultante (VG) de estos dos voltajes. Tal como,
y del triángulo rectángulo obtenemos, el ángulo de fase


CONCLUSIÓN: En el caso de