Circuito RLC en serie (Diagrama de circuito y diagrama fasorial)

¿Qué es un circuito RLC en serie?

Un circuito RLC en serie es uno en el que el resistidor, inductor y condensador están conectados en serie a través de un voltaje de alimentación. El circuito resultante se llama circuito RLC en serie. Un circuito y diagrama fasorial para un circuito RLS en serie se muestra a continuación.

Diagrama fasorial de un circuito RLC en serie

El diagrama fasorial de un circuito RLC en serie se dibuja combinando los diagramas fasoriales del resistor, inductor y condensador. Antes de hacerlo, uno debe entender la relación entre el voltaje y la corriente en el caso del resistor, condensador e inductor.

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1. Resistor
   En el caso del resistor, el voltaje y la corriente están en la misma fase o podemos decir que la diferencia de ángulo de fase entre el voltaje y la corriente es cero.

2. Inductor
   En el inductor, el voltaje y la corriente no están en fase. El voltaje adelanta a la corriente por 90° o, en otras palabras, el voltaje alcanza su valor máximo y cero 90° antes de que la corriente lo haga.

3. Condensador
   En el caso del condensador, la corriente adelanta al voltaje por 90° o, en otras palabras, el voltaje alcanza su valor máximo y cero 0° después de que la corriente lo haga, es decir, el diagrama fasorial del condensador es exactamente opuesto al del inductor.

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NOTA: Para recordar la relación de fase entre el voltaje y la corriente, aprenda esta palabra simple llamada 'CIVIL', es decir, en el condensador la corriente adelanta al voltaje y el voltaje adelanta a la corriente en el inductor.

Circuito RLC
Para dibujar el diagrama fasorial de un circuito RLC en serie, siga estos pasos:

Paso I. En el caso de un circuito RLC en serie; el resistor, el condensador y el inductor están conectados en serie; por lo tanto, la corriente que fluye en todos los elementos es la misma, es decir, I r = Il = Ic = I. Para dibujar el diagrama fasorial, tome el fasor de corriente como referencia y dibújelo en el eje horizontal como se muestra en el diagrama.
Paso II. En el caso del resistor, tanto el voltaje como la corriente están en la misma fase. Por lo tanto, dibuje el fasor de voltaje, VR a lo largo del mismo eje o dirección que el fasor de corriente, es decir, VR está en fase con I.
Paso III. Sabemos que en el inductor, el voltaje adelanta a la corriente por 90°, así que dibuje Vl (caída de tensión a través del inductor) perpendicular al fasor de corriente en dirección adelantada.
Paso IV. En el caso del condensador, el voltaje retrasa a la corriente por 90°, así que dibuje Vc (caída de tensión a través del condensador) perpendicular al fasor de corriente en dirección descendente.
Paso V. Para dibujar el diagrama resultante, dibuje Vc en dirección ascendente. Ahora dibuje el resultado, Vs que es la suma vectorial de los voltajes Vr y VL – VC.

Impedancia para un circuito RLC en serie

La impedancia Z de un circuito RLC en serie se define como la oposición al flujo de corriente, debido a la resistencia del circuito R, reactancia inductiva, XL y reactancia capacitiva, XC. Si la reactancia inductiva es mayor que la reactancia capacitiva, es decir, XL > XC, entonces el circuito RLC tiene un ángulo de fase retrasado y si la reactancia capacitiva es mayor que la reactancia inductiva, es decir, XC > XL entonces el circuito RLC tiene un ángulo de fase adelantado y si ambas, inductiva y capacitiva, son las mismas, es decir, XL = XC entonces el circuito se comportará como un circuito puramente resistivo.

Sabemos que,

Sustituyendo los valores VS2 = (IR)2 + (I XL – I XC )2