Serie RLC krets (kretsskisse & fasordiagram)

Hva er en serie RLC-krets?

En serie RLC-krets er en krets der motstand, spenningsspoler og kondensator er koblet i serie over en spenningskilde. Den resulterende kretsen kalles for serie RLC-krets. En krets- og fasordiagram for en serie RLC-krets er vist nedenfor.

Fasordiagram for serie RLC-krets

Fasordiagrammet for en serie RLC-krets tegnes ved å kombinere fasordiagrammene for motstand, spenningsspoler og kondensator. Før dette gjøres, bør man forstå forholdet mellom spenning og strøm i tilfelle motstand, kondensator og spenningsspoler.

1. 
   

1. Motstand
   I tilfelle motstand, er spenningen og strømmen i samme fase, eller vi kan si at faseretningsforskjellen mellom spenning og strøm er null.

2. Spenningsspoler
   I spenningsspoler er spenningen og strømmen ikke i fase. Spenningen fører strømmen med 90°, eller med andre ord, spenningen oppnår sin maksverdi og nullverdi 90° før strømmen oppnår det.

3. Kondensator
   I tilfelle kondensator, fører strømmen spenningen med 90°, eller med andre ord, spenningen oppnår sin maksverdi og nullverdi 90° etter strømmen, dvs. fasordiagrammet for kondensator er akkurat motsatt av spenningsspoler.

4. 
   

MERKNAD: For å huske faserelasjonen mellom spenning og strøm, lære dette enkle ordet "CIVIL", altså i kondensator fører strøm spenning, og spenning fører strøm i spenningsspoler.

RLC-krets
For å tegne fasordiagrammet for en serie RLC-krets, følg disse trinnene:

Trinn I. I tilfelle en serie RLC-krets; er motstand, kondensator og spenningsspoler koblet i serie, så strømmen som flyter i alle elementene er den samme, dvs. I r = Il = Ic = I. For å tegne fasordiagrammet, ta strømfasoren som referanse og tegn den på horisontalaksen som vist i diagrammet.
Trinn II. I tilfelle motstand, er både spenning og strøm i samme fase. Tegn derfor spenningfasoren, VR langs samme akse eller retning som strømfasoren, dvs. VR er i fase med I.
Trinn III. Vi vet at i spenningsspoler, fører spenningen strømmen med 90°, så tegn Vl (spenningsfall over spenningsspoler) vinkelrett på strømfasoren i ledende retning.
Trinn IV. I tilfelle kondensator, ligger spenningen bak strømmen med 90°, så tegn Vc (spenningsfall over kondensator) vinkelrett på strømfasoren i nedovergående retning.
Trinn V. For å tegne det resulterende diagrammet, tegn Vc i oppovergående retning. Nå tegn resultatet, Vs som vektorsummen av spenninger Vr og VL – VC.

Impedans for en serie RLC-krets

Impedansen Z for en serie RLC-krets defineres som motstand mot strømflyt, grunnet kretsmotstand R, induktiv reaktans, XL og kapasitiv reaktans, XC. Hvis induktiv reaktans er større enn kapasitiv reaktans, dvs. XL > XC, da har RLC-kretsen en forsinket fasevinkel, og hvis kapasitiv reaktans er større enn induktiv reaktans, dvs. XC > XL, da har RLC-kretsen en førende fasevinkel, og hvis både induktiv og kapasitiv reaktans er like, dvs. XL = XC, vil kretsen oppføre seg som en ren motstandsbelagt krets.

Vi vet at,

Ved å erstatte verdiene VS2 = (IR)2 + (I XL – I XC )2