Circuito RLC em Série (Diagrama do Circuito e Diagrama Fasorial)

O que é um Circuito RLC em Série?

Um circuito RLC em série é aquele em que o resistor, indutor e capacitor estão conectados em série através de uma tensão de alimentação. O circuito resultante é chamado de circuito RLC em série. Um esquema do circuito e um diagrama fasorial para um circuito RLS em série são mostrados abaixo.

Diagrama Fasorial de Circuito RLC em Série

O diagrama fasorial de um circuito RLC em série é desenhado combinando os diagramas fasoriais do resistor, indutor e capacitor. Antes de fazer isso, deve-se entender a relação entre tensão e corrente no caso do resistor, capacitor e indutor.

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1. Resistor
   No caso do resistor, a tensão e a corrente estão na mesma fase, ou podemos dizer que a diferença de ângulo de fase entre tensão e corrente é zero.

2. Indutor
   No indutor, a tensão e a corrente não estão em fase. A tensão antecipa a corrente por 90°, ou seja, a tensão atinge seu valor máximo e zero 90° antes da corrente atingir.

3. Capacitor
   No caso do capacitor, a corrente antecipa a tensão por 90°, ou seja, a tensão atinge seu valor máximo e zero 90° após a corrente atingir, ou seja, o diagrama fasorial do capacitor é exatamente oposto ao do indutor.

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NOTA: Para lembrar a relação de fase entre tensão e corrente, aprenda esta palavra simples chamada ‘CIVIL’, ou seja, no capacitor a corrente antecipa a tensão e a tensão antecipa a corrente no indutor.

Circuito RLC
Para desenhar o diagrama fasorial de um circuito RLC em série, siga estes passos:

Passo I. No caso de um circuito RLC em série, o resistor, o capacitor e o indutor estão conectados em série, portanto, a corrente fluindo em todos os elementos é a mesma, ou seja, Ir = Il = Ic = I. Para desenhar o diagrama fasorial, tome o fasor de corrente como referência e desenhe-o no eixo horizontal, conforme mostrado no diagrama.
Passo II. No caso do resistor, tanto a tensão quanto a corrente estão na mesma fase. Portanto, desenhe o fasor de tensão, VR ao longo do mesmo eixo ou direção do fasor de corrente, ou seja, VR está em fase com I.
Passo III. Sabemos que no indutor, a tensão antecipa a corrente por 90°, então desenhe Vl (queda de tensão no indutor) perpendicular ao fasor de corrente na direção de avanço.
Passo IV. No caso do capacitor, a tensão fica atrás da corrente por 90°, então desenhe Vc (queda de tensão no capacitor) perpendicular ao fasor de corrente na direção descendente.
Passo V. Para desenhar o diagrama resultante, desenhe Vc na direção ascendente. Agora, desenhe o resultado, Vs, que é a soma vetorial das tensões Vr e VL – VC.

Impedância para um Circuito RLC em Série

A impedância Z de um circuito RLC em série é definida como a oposição ao fluxo de corrente, devido à resistência do circuito R, reatância indutiva, XL e reatância capacitiva, XC. Se a reatância indutiva for maior que a reatância capacitiva, ou seja, XL > XC, então o circuito RLC tem um ângulo de fase atrasado, e se a reatância capacitiva for maior que a reatância indutiva, ou seja, XC > XL, então o circuito RLC tem um ângulo de fase adiantado, e se ambas as reatâncias indutiva e capacitiva forem iguais, ou seja, XL = XC, então o circuito se comportará como um circuito puramente resistivo.

Sabemos que,

Substituindo os valores VS2 = (IR)2 + (I XL – I XC )2