Reeks RLC-schakeling (Schakeling & Fasordiagram)

Wat is een Serie RLC-schakeling?

Een serie RLC-schakeling is een schakeling waarin de weerstand, spoel en condensator in serie zijn aangesloten over een spanningsbron. De resulterende schakeling wordt serie RLC-schakeling genoemd. Een schema en fasor-diagram voor een serie RLC-schakeling zijn hieronder weergegeven.

Fasordiagram van een Serie RLC-schakeling

Het fasordiagram van een serie RLC-schakeling wordt getekend door het combineren van de fasordiagrammen van weerstand, spoel en condensator. Voordat dit gedaan wordt, moet men het verband tussen spanning en stroom begrijpen in het geval van weerstand, condensator en spoel.

1. 
   

1. Weerstand
   Bij een weerstand zijn de spanning en de stroom in fase, ofwel is het faserisverschil tussen spanning en stroom nul.

2. Spoel
   Bij een spoel zijn de spanning en de stroom niet in fase. De spanning loopt 90° voor op de stroom, ofwel de spanning bereikt zijn maximum- en nulwaarde 90° eerder dan de stroom.

3. Condensator
   Bij een condensator loopt de stroom 90° voor op de spanning, ofwel de spanning bereikt zijn maximum- en nulwaarde 90° later dan de stroom, dus het fasordiagram van de condensator is precies het tegenovergestelde van dat van de spoel.

4. 
   

OPMERKING: Om het faseverband tussen spanning en stroom te onthouden, leer dit eenvoudige woord: 'CIVIL', d.w.z. bij een condensator loopt de stroom voor op de spanning en bij een spoel loopt de spanning voor op de stroom.

RLC-schakeling
Voor het tekenen van het fasordiagram van een serie RLC-schakeling, volg deze stappen:

Stap I. Bij een serie RLC-schakeling zijn weerstand, condensator en spoel in serie verbonden, zodat de stroom die door alle elementen loopt dezelfde is, d.w.z. I r = Il = Ic = I. Voor het tekenen van het fasordiagram neem de stroomfasor als referentie en teken deze op de horizontale as zoals in het diagram weergegeven.
Stap II. Bij een weerstand zijn zowel spanning als stroom in fase. Teken daarom de spanningfasor VR in dezelfde richting als de stroomfasor, d.w.z. VR is in fase met I.
Stap III. We weten dat bij een spoel de spanning 90° voorloopt op de stroom, dus teken Vl (spanning over de spoel) loodrecht op de stroomfasor in de voorkomende richting.
Stap IV. Bij een condensator ligt de spanning 90° achter op de stroom, dus teken Vc (spanning over de condensator) loodrecht op de stroomfasor in de naar beneden gerichte richting.
Stap V. Voor het tekenen van het resultaat, teken Vc in de omhoog gerichte richting. Teken nu het resultaat Vs, wat de vector som is van de spanningen Vr en VL – VC.

Impedantie voor een Serie RLC-schakeling

De impedantie Z van een serie RLC-schakeling wordt gedefinieerd als de tegenstand tegen de stroom, veroorzaakt door de schakelingweerstand R, inductieve reactantie, XL en capacitieve reactantie, XC. Als de inductieve reactantie groter is dan de capacitieve reactantie, d.w.z. XL > XC, dan heeft de RLC-schakeling een faserisachterstand en als de capacitieve reactantie groter is dan de inductieve reactantie, d.w.z. XC > XL dan heeft de RLC-schakeling een faserisvoorsprong en als beide inductieve en capacitieve gelijk zijn, d.w.z. XL = XC dan gedraagt de schakeling zich als een zuiver resistieve schakeling.

We weten dat,

Door de waarden VS2 = (IR)2 + (I XL – I XC )2