Serie RLC Kredsløb (Kredsløbs- & Fasordiagram)

Hvad er et serie RLC-kredsløb?

Et serie RLC-kredsløb er et kredsløb, hvor modstand, induktor og kapacitor er forbundet i serie over en spænding-kilde. Det resulterende kredsløb kaldes serie RLC-kredsløb. En skema og fasordiagram for et serie RLC-kredsløb er vist nedenfor.

Fasordiagram for serie RLC-kredsløb

Fasordiagrammet for et serie RLC-kredsløb tegnes ved at kombinere fasordiagrammerne for modstand, induktor og kapacitor. Før dette gøres, bør man forstå forholdet mellem spænding og strøm i tilfælde af modstand, kapacitor og induktor.

1. 
   

1. Modstand
   I tilfælde af modstand, er spændingen og strømmen i samme fase, eller vi kan sige, at faser-vinklen mellem spænding og strøm er nul.

2. Induktor
   I induktoren er spændingen og strømmen ikke i fase. Spændingen fører strømmen med 90°, eller på andre ord, spændingen når sit maksimum og nulpunkt 90° før strømmen når det.

3. Kapacitor
   I tilfælde af kapacitor, fører strømmen spændingen med 90°, eller på andre ord, spændingen når sit maksimum og nulpunkt 0° efter strømmen når det, dvs. fasordiagrammet for kapacitor er præcis det modsatte af induktor.

4. 
   

BEMÆRK: For at huske faserelationen mellem spænding og strøm, lærn dette simple ord kaldet ‘CIVIL’, dvs. i kapacitor fører strømmen spændingen, og spændingen fører strømmen i induktor.

RLC-kredsløb
For at tegne fasordiagrammet for et serie RLC-kredsløb, følg disse trin:

Trin – I. I tilfælde af et serie RLC-kredsløb; er modstand, kapacitor og induktor forbundet i serie; så, strømmen der flyder i alle elementer er den samme, dvs. Ir = Il = Ic = I. For at tegne fasordiagrammet, tag strømfasoren som reference og tegn den på den vandrette akse, som vist i diagrammet.
Trin – II. I tilfælde af modstand, er både spænding og strøm i samme fase. Så tegn spændingsfasoren, VR langs samme akse eller retning som strømfasoren, dvs. VR er i fase med I.
Trin – III. Vi ved, at i induktoren fører spændingen strømmen med 90°, så tegn Vl (spændingsfald over induktoren) vinkelret på strømfasoren i ledende retning.
Trin – IV. I tilfælde af kapacitor, ligger spændingen 90° bagud i forhold til strømmen, så tegn Vc (spændingsfald over kapacitoren) vinkelret på strømfasoren i nedadgående retning.
Trin – V. For at tegne det resulterende diagram, tegn Vc i opadgående retning. Nu tegn det resulterende, Vs, som er vektor-summen af spændingerne Vr og VL – VC.

Impedans for et serie RLC-kredsløb

Impedansen Z for et serie RLC-kredsløb defineres som modstand mod strømfloden, på grund af kredsløbsmodstanden R, induktiv reaktans, XL og kapacitiv reaktans, XC. Hvis den induktive reaktans er større end den kapacitive reaktans, dvs. XL > XC, har RLC-kredsløbet en forsinket faser-vinkel, og hvis den kapacitive reaktans er større end den induktive reaktans, dvs. XC > XL, har RLC-kredsløbet en fremskyndet faser-vinkel, og hvis både den induktive og kapacitive reaktans er de samme, dvs. XL = XC, vil kredsløbet opføre sig som et rent resistivt kredsløb.

Vi ved, at

Ved at indsætte værdierne VS2 = (IR)2 + (I XL – I XC )