ניתוח מעגל סדרה RL

מהו מעגל RL?

מעגל RL (ידוע גם כפילטר RL או רשת RL) מוגדר כמעגל חשמלי המורכב מהרכיבים הפסיביים של נגד (R) ומגנט (L) המחוברים יחד, הנשלטים על ידי מקור מתח או מקור זרם.

בשל קיומו של הנגד בגרסה האידיאלית של המעגל, מעגל RL יצרוך אנרגיה, כמו מעגל RC או RLC.

זה שונה מהגרסה האידיאלית של מעגל LC, שלא יצרוך אנרגיה בשל העדר נגד. אם כי זה רק בגרסה האידיאלית של המעגל, ובפועל, אפילו מעגל LC יצרוך אנרגיה מסוימת בשל ההתנגדות לא-שאפתנית של המרכיבים והחיווטים החברים ביניהם.

נחשוב על מעגל RL פשוט שבו הנגד R והמגנט L מחוברים בטור עם מקור מתח של V וולט. נניח שהזרם הזורם במעגל הוא I אמפר. נניח שהזרם בנגד ובמגנט הוא I_R ו-I_L בהתאמה. מכיוון שנגד ומגנט מחוברים בטור, הזרם בכל אחד מהרכיבים והמעגל נשאר זהה. כלומר, I_R = I_L = I. נסמן את נפלי המתח על הנגד ועל המגנט כ-V_R ו-V_L.

על פי חוק המתח של קירכהוף (כלומר סכום נפלי המתח חייב להיות שווה למתח המוזן), עבור המעגל הזה מקבלים:

דיאגרמת פאזור עבור מעגל RL

לפני שציירים את דיאגרמת הפאזור של מעגל RL טורי, צריך לדעת את הקשר בין מתח לזרם במקרה של נגד ומגנט.

1. 
   

1. נגד
   במקרה של נגד, המתח והזרם הם באותו פאזה או שאפשר לומר שהזווית בין המתח לזרם היא אפס.

1. 
   

1. מגנט
   במגנט, המתח והזרם אינם באותו פאזה. המתח מוביל את הזרם ב-90° או במילים אחרות, המתח מגיע לשיאו ואפסו 90° לפני שהזרם מגיע לשיאו ואפסו.

1. מעגל RL
   כדי לשרטט את דיאגרמת הפאזור של מעגל RL טורי; יש לעקוב אחר השלבים הבאים:

שלב 1. במקרה של מעגל RL טורי, הנגד והמגנט מחוברים בטור, ולכן הזרם הזורם בשני הרכיבים זהה, כלומר I_R = I_L = I. לכן, ניקח את הפאזור של הזרם כ Başlangıç ve işaretçi olarak yatay eksen üzerinde çizeceğiz.
שלב 2. במקרה של נגד, המתח והזרם הם באותו פאזה. לכן, המתח הפאזור V_R aynı eksen veya yönde çizilecek. Yani, V_R ile I aynı fazdadır.
שלב 3. Biliriz ki, magneste voltaj akımı 90° öndedir, bu yüzden V_L (magnezdeki voltaj düşümü) akım fazoruna dik çizilir.
שלב 4. Şimdi elimizde iki voltaj var, V_R ve V_L. Bu iki voltajın sonucunu (V_G) çizelim. Şöyle ki,
ve dik üçgen üzerinden elde ederiz, faz açısı


מסקנה: במקרה של מעגל תקף לחלוטין, הזווית בין מתח לזרם היא אפס, ובמקרה של מעגל מגנטי לחלוטין, הזווית היא 90°, אבל כאשר משולבים התנגדות ומגנט, הזווית בין מתח לזרם במעגל RL טורי היא בין 0° ל-90°.

העכבה של מעגל RL טורי

העכבה של מעגל RL טורי מתנגדת להעברת זרם חילופין. העכבה של מעגל RL טורי היא השפעתם המשולבת של ההתנגדות (R) והריאקטנס אינ덕טיבי (X_L) של המעגל כולו. העכבה Z באוהמים נתונה על ידי,
Z = (R² + X_L²)^0.5 וממשול ישר-זווית, הזווית θ = tan^-1(X_L/R).

ניתוח מעגל RL טורי

במעגל RL טורי, ערכי התדירות f, המתח V, ההתנגדות R והאינדוקטיביות L ידועים ואין מכשיר מדידה ישיר למדידת ערכי הריאקטנס האינ덕טיבי והעכבה; לכן, לנתח את כל המעגל RL הטורי, יש לעקוב אחרי השלבים הבאים:

שלב 1.מכיוון שערך התדירות והמגנט ידועים, קודם כל לחשב את ערך הריאקטנס האינ덕טיבי X_L: X_L = 2πfL אוהמים.
שלב 2. מתוך ערך X_L ו-R, לחשב את העכבה הכוללת של המעגל שהיא נתונה על ידי

שלב 3. לחשב את הזווית הכוללת של המעגל θ = tan^-1(X_L/ R).
שלב 4. להשתמש בחוק אוהם ולמצוא את ערך הזרם הכולל: I = V/Z אמפר.
שלב 5. לחשב את המתחים על הנגד R ועל המגנט L באמצעות חוק אוהם. מכיוון שהנגד והמגנט מחוברים בטור, הזרם בהם נשאר אותו דבר.

תשלום טיפ