Sériový RLC obvod (obvod a fázorový diagram)

Co je sériový RLC obvod?

Sériový RLC obvod je ten, kde odporník, cívka a kondenzátor jsou připojeny v sérii napříč zdrojem napětí. Výsledný obvod se nazývá sériový RLC obvod. Schéma obvodu a fázorový diagram pro sériový RLS obvod je níže znázorněn.

Fázorový diagram sériového RLC obvodu

Fázorový diagram sériového RLC obvodu je sestaven kombinací fázorových diagramů odporníku, cívky a kondenzátoru. Před tím, než to uděláte, měli byste pochopit vztah mezi napětím a proudem v případě odporníku, kondenzátoru a cívky.

1. 
   

1. Odporník
   V případě odporníku jsou napětí a proud ve stejné fázi, nebo můžeme říct, že fázový rozdíl mezi napětím a proudem je nulový.

2. Cívka
   U cívky nejsou napětí a proud ve fázi. Napětí předchází proudu o 90°, nebo jinak řečeno, napětí dosáhne svého maximálního a nulového hodnoty 90° před tím, než proud dosáhne svého maximálního a nulového hodnoty.

3. Kondenzátor
   U kondenzátoru předchází proud napětí o 90°, nebo jinak řečeno, napětí dosáhne svého maximálního a nulového hodnoty 90° po tom, co proud dosáhne svého maximálního a nulového hodnoty, tedy fázorový diagram kondenzátoru je přesně opačný než u cívky.

4. 
   

POZNÁMKA: Pro zapamatování fázového vztahu mezi napětím a proudem si naučte jednoduché slovo 'CIVIL', tedy v kondenzátoru předchází proud napětí a napětí předchází proudu v cívce.

RLC obvod
Pro kreslení fázorového diagramu sériového RLC obvodu postupujte podle těchto kroků:

Krok I. V případě sériového RLC obvodu jsou odporník, kondenzátor a cívka připojeny v sérii, takže proud proudící všechny prvky je stejný, tedy I r = Il = Ic = I. Pro kreslení fázorového diagramu vezměte proud jako referenční a nakreslete ho na horizontální ose, jak je znázorněno v diagramu.
Krok II. U odporníku jsou napětí a proud ve stejné fázi. Takže nakreslete fázorový vektor napětí VR ve stejném směru jako fázorový vektor proudu, tedy VR je ve fázi s I.
Krok III. Víme, že u cívky napětí předchází proudu o 90°, takže nakreslete Vl (napěťový spád na cívce) kolmo k fázorovému vektoru proudu ve směru předstihu.
Krok IV. U kondenzátoru napětí zaostává za proudem o 90°, takže nakreslete Vc (napěťový spád na kondenzátoru) kolmo k fázorovému vektoru proudu směrem dolů.
Krok V. Pro kreslení výsledného diagramu nakreslete Vc směrem nahoru. Nyní nakreslete výsledný Vs, který je vektorovým součtem napětí Vr a VL – VC.

Impedance sériového RLC obvodu

Impedance Z sériového RLC obvodu je definována jako odpor proti proudu, způsobený odporovým odporem R, indukční reaktancí, XL a kapacitní reaktancí, XC. Pokud je indukční reaktance větší než kapacitní reaktance, tedy XL > XC, pak má RLC obvod fázový úhel se zpožděním a pokud je kapacitní reaktance větší než indukční reaktance, tedy XC > XL, pak má RLC obvod fázový úhel s předstihem a pokud jsou obě indukční a kapacitní stejné, tedy XL = XC, pak bude obvod chovat jako čistě odporový obvod.

Víme, že,

Dosazením hodnot VS2 = (IR)