Circuit RLC en série (Schéma du circuit et diagramme vectoriel)

Qu'est-ce qu'un circuit RLC série?

Un circuit RLC série est un circuit où le résistance, l'inducteur et le condensateur sont connectés en série à une source de tension. Le circuit résultant est appelé circuit RLC série. Un schéma de circuit et un diagramme de phase pour un circuit RLS série sont présentés ci-dessous.

Diagramme de phase d'un circuit RLC série

Le diagramme de phase d'un circuit RLC série est tracé en combinant les diagrammes de phase du résistor, de l'inducteur et du condensateur. Avant de le faire, il faut comprendre la relation entre la tension et le courant dans le cas du résistor, du condensateur et de l'inducteur.

1. 
   

1. Résistor
   Dans le cas du résistor, la tension et le courant sont en phase, c'est-à-dire que la différence de phase entre la tension et le courant est nulle.

2. Inducteur
   Dans l'inducteur, la tension et le courant ne sont pas en phase. La tension précède le courant de 90°, ou en d'autres termes, la tension atteint sa valeur maximale et zéro 90° avant que le courant n'atteigne ces valeurs.

3. Condensateur
   Dans le cas du condensateur, le courant précède la tension de 90°, ou en d'autres termes, la tension atteint sa valeur maximale et zéro 90° après que le courant n'atteigne ces valeurs, c'est-à-dire que le diagramme de phase du condensateur est exactement l'opposé de celui de l'inducteur.

4. 
   

NOTE : Pour se souvenir de la relation de phase entre la tension et le courant, apprenez ce mot simple appelé 'CIVIL', c'est-à-dire que dans le condensateur, le courant précède la tension et la tension précède le courant dans l'inducteur.

Circuit RLC
Pour tracer le diagramme de phase d'un circuit RLC série, suivez ces étapes :

Étape I. Dans le cas d'un circuit RLC série, le résistor, le condensateur et l'inducteur sont connectés en série ; donc, le courant qui circule dans tous les éléments est le même, c'est-à-dire I r = Il = Ic = I. Pour tracer le diagramme de phase, prenez le phasor de courant comme référence et tracez-le sur l'axe horizontal comme indiqué dans le diagramme.
Étape II. Dans le cas du résistor, la tension et le courant sont en phase. Tracez donc le phasor de tension, VR sur le même axe ou dans la même direction que le phasor de courant, c'est-à-dire que VR est en phase avec I.
Étape III. Nous savons que dans l'inducteur, la tension précède le courant de 90°, donc tracez Vl (chute de tension sur l'inducteur) perpendiculairement au phasor de courant dans le sens de la montée.
Étape IV. Dans le cas du condensateur, la tension est en retard par rapport au courant de 90°, donc tracez Vc (chute de tension sur le condensateur) perpendiculairement au phasor de courant vers le bas.
Étape V. Pour tracer le diagramme résultant, tracez Vc vers le haut. Tracez ensuite le résultant, Vs qui est la somme vectorielle des tensions Vr et VL – VC.

Impédance d'un circuit RLC série

L'impédance Z d'un circuit RLC série est définie comme l'opposition au flux du courant, due à la résistance du circuit R, à la réactance inductive, XL et à la réactance capacitive, XC. Si la réactance inductive est supérieure à la réactance capacitive, c'est-à-dire XL > XC, alors le circuit RLC a un angle de phase en retard et si la réactance capacitive est supérieure à la réactance inductive, c'est-à-dire XC > XL alors le circuit RLC a un angle de phase en avance et si les deux réactances inductive et capacitive sont les mêmes, c'est-à-dire XL = XC alors le circuit se comporte comme un circuit purement résistif.

Nous savons que,

En substituant les valeurs VS2 = (IR)2 + (I XL – I XC )2