Серия RL Анализ цепи

Что такое RL-цепь?

RL-цепь (также известная как RL-фильтр или RL-сеть) определяется как электрическая цепь, состоящая из пассивных элементов цепи - резистора (R) и индуктивности (L), соединенных вместе, и приводимая в действие источником напряжения или источником тока.

Из-за наличия резистора в идеальной форме цепи, RL-цепь будет потреблять энергию, подобно RC-цепи или RLC-цепи.

Это отличается от идеальной формы LC-цепи, которая не будет потреблять энергию из-за отсутствия резистора. Хотя это только в идеальной форме цепи, и на практике даже LC-цепь будет потреблять некоторую энергию из-за ненулевого сопротивления компонентов и соединительных проводов.

Рассмотрим простую RL-цепь, в которой резистор, R и индуктивность, L, соединены последовательно с источником напряжения V вольт. Предположим, что ток, текущий в цепи, составляет I (ампер), а ток через резистор и индуктивность составляет IR и IL соответственно. Поскольку оба сопротивление и индуктивность соединены последовательно, ток в обоих элементах и цепи остается одинаковым. То есть IR = IL = I. Пусть VR и Vl будут падением напряжения на резисторе и индуктивности.

Применив закон Кирхгофа для напряжений (то есть сумма падений напряжения должна быть равна приложенному напряжению) к этой цепи, мы получаем,

Фазовая диаграмма для RL-цепи

Прежде чем рисовать фазовую диаграмму последовательной RL-цепи, необходимо знать взаимосвязь между напряжением и током в случае резистора и индуктивности.

1. 
   

1. Резистор
   В случае резистора напряжение и ток находятся в одной фазе, или можно сказать, что разница фаз между напряжением и током равна нулю.

1. 
   

1. Индуктивность
   В индуктивности напряжение и ток не находятся в одной фазе. Напряжение опережает ток на 90o или, другими словами, напряжение достигает своего максимального и нулевого значения на 90o раньше, чем ток.

1. RL-цепь
   Для построения фазовой диаграммы последовательной RL-цепи выполните следующие шаги:

Шаг 1. В случае последовательной RL-цепи, резистор и индуктивность соединены последовательно, поэтому ток, текущий в обоих элементах, одинаков, то есть IR = IL = I. Поэтому возьмите фазовый вектор тока за основу и нарисуйте его на горизонтальной оси, как показано на диаграмме.
Шаг 2. В случае резистора, напряжение и ток находятся в одной фазе. Поэтому нарисуйте фазовый вектор напряжения, VR в том же направлении, что и фазовый вектор тока. То есть VR находится в одной фазе с I.

Шаг 3. Мы знаем, что в индуктивности напряжение опережает ток на 90o, поэтому нарисуйте VL (падение напряжения на индуктивности) перпендикулярно фазовому вектору тока.
Шаг 4. Теперь у нас есть два напряжения VR и VL. Нарисуйте результирующий вектор (VG) этих двух напряжений. Например,
и из прямоугольного треугольника мы получаем, угол фазы