Circuito RLC in serie (Schema del circuito e diagramma fasore)

Cos'è un circuito RLC in serie?

Un circuito RLC in serie è uno in cui il resistore, l'induttore e il condensatore sono collegati in serie a una tensione di alimentazione. Il circuito risultante è chiamato circuito RLC in serie. Un diagramma del circuito e un diagramma fasore per un circuito RLS in serie sono mostrati di seguito.

Diagramma fasore di un circuito RLC in serie

Il diagramma fasore di un circuito RLC in serie viene tracciato combinando i diagrammi fasore del resistore, dell'induttore e del condensatore. Prima di farlo, si dovrebbe comprendere la relazione tra tensione e corrente nel caso del resistore, del condensatore e dell'induttore.

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1. Resistore
   Nel caso del resistore, la tensione e la corrente sono in fase o, in altre parole, l'angolo di fase tra tensione e corrente è zero.

2. Induttore
   Nell'induttore, la tensione e la corrente non sono in fase. La tensione precede quella della corrente di 90° o, in altre parole, la tensione raggiunge il suo valore massimo e zero 90° prima che la corrente lo faccia.

3. Condensatore
   Nel caso del condensatore, la corrente precede la tensione di 90° o, in altre parole, la tensione raggiunge il suo valore massimo e zero 0° dopo che la corrente lo ha fatto, ovvero il diagramma fasore del condensatore è esattamente opposto a quello dell'induttore.

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NOTA: Per ricordare la relazione di fase tra tensione e corrente, impara questa semplice parola chiamata 'CIVIL', cioè nel condensatore la corrente precede la tensione e la tensione precede la corrente nell'induttore.

Circuito RLC
Per disegnare il diagramma fasore di un circuito RLC in serie, seguire questi passaggi:

Passo I. Nel caso di un circuito RLC in serie; resistore, condensatore e induttore sono connessi in serie; quindi, la corrente che scorre in tutti gli elementi è la stessa, cioè I r = Il = Ic = I. Per disegnare il diagramma fasore, prendi il fasore di corrente come riferimento e disegnalo sull'asse orizzontale come mostrato nel diagramma.
Passo II. Nel caso del resistore, sia la tensione che la corrente sono in fase. Quindi disegna il fasore di tensione, VR lungo lo stesso asse o direzione del fasore di corrente, cioè VR è in fase con I.
Passo III. Sappiamo che nell'induttore, la tensione precede la corrente di 90°, quindi disegna Vl (caduta di tensione sull'induttore) perpendicolarmente al fasore di corrente nella direzione avanzata.
Passo IV. Nel caso del condensatore, la tensione segue la corrente di 90°, quindi disegna Vc (caduta di tensione sul condensatore) perpendicolarmente al fasore di corrente nella direzione verso il basso.
Passo V. Per disegnare il diagramma risultante, disegna Vc nella direzione verso l'alto. Ora disegna il risultante, Vs che è la somma vettoriale delle tensioni Vr e VL – VC.

Impedenza per un circuito RLC in serie

L'impedenza Z di un circuito RLC in serie è definita come l'opposizione al flusso di corrente, dovuta alla resistenza del circuito R, reattanza induttiva, XL e reattanza capacitiva, XC. Se la reattanza induttiva è maggiore della reattanza capacitiva, cioè XL > XC, allora il circuito RLC ha un angolo di fase ritardato e se la reattanza capacitiva è maggiore della reattanza induttiva, cioè XC > XL allora il circuito RLC ha un angolo di fase anticipato e se entrambe le reattanze induttiva e capacitiva sono uguali, cioè XL = XC allora il circuito si comporterà come un circuito puramente resistivo.

Sappiamo che,

Sostituendo i valori VS2 = (IR)2 + (I XL – I XC )