Аналіз кола RL серії

Що таке RL-схема?

RL-схема (також відома як RL-фільтр або RL-мережа) - це електрична схема, що складається з пасивних елементів схеми, таких як резистор (R) та индуктивність (L), підключених разом, приводимих у дію джерелом напруги або джерелом струму.

Завдяки наявності резистора у ідеальній формі схеми, RL-схема буде споживати енергію, подібно до RC-схеми або RLC-схеми.

Це не так, як у ідеальній формі LC-схеми, яка не споживає енергії через відсутність резистора. Хоча це лише в ідеальній формі схеми, а в практиці навіть LC-схема буде споживати деяку енергію через ненульове опору компонентів та з'єднуючих дротів.

Розглянемо просту RL-схему, в якій резистор R та індуктивність L підключені послідовно до джерела напруги V вольт. Припустимо, що струм, що проходить через схему, становить I (ампер), а струм через резистор і індуктивність становлять IR і IL відповідно. Оскільки обидва резистор і індуктивність підключені послідовно, то струм у обох елементах і схемі залишається однаковим. Тобто IR = IL = I. Нехай VR і Vl - це спад напруги по резистору та індуктивності.

Застосувавши закон Кірхгофа для напруги (тобто сума спадів напруги повинна дорівнювати прикладеній напрузі) до цієї схеми, отримаємо,

Фазова діаграма для RL-схеми

Перед побудовою фазової діаграми послідовної RL-схеми, слід знати зв'язок між напругою та струмом у випадку резистора та індуктивності.

1. 
   

1. Резистор
   У випадку резистора напруга і струм знаходяться в одному фазі або можна сказати, що різниця фазових кутів між напругою і струмом дорівнює нулю.

1. 
   

1. Індуктивність
   У індуктивності напруга і струм не в одному фазі. Напруга опережає струм на 90° або, іншими словами, напруга досягає свого максимального і нульового значення на 90° раніше, ніж струм.

1. RL-схема
   Для побудови фазової діаграми послідовної RL-схеми; дотримуйтесь наступних кроків:

Крок 1. У випадку послідовної RL-схеми, резистор і індуктивність підключені послідовно, тому струм, що проходить через обидва елементи, однаковий, тобто IR = IL = I. Тому, взявши фазовий вектор струму як базовий, намалюйте його на горизонтальній осі, як показано на діаграмі.
Крок 2. У випадку резистора, напруга і струм знаходяться в одному фазі. Тому намалюйте фазовий вектор напруги VR у тому ж напрямку, що і фазовий вектор струму. Тобто VR в фазі з I.

Крок 3. Ми знаємо, що у індуктивності напруга опережає струм на 90°, тому намалюйте VL (спад напруги по індуктивності) перпендикулярно до фазового вектора струму.
Крок 4. Тепер у нас є дві напруги VR і VL. Намалюйте вектор-суму (VG) цих двох напруг. Так,
і з прямокутного трикутника ми отримуємо, фазовий кут