Серийная RLC-цепь (схема и фазорианная диаграмма)
Что такое последовательная RLC-схема?
Последовательная RLC-схема — это схема, в которой резистор, индуктивность и конденсатор подключены последовательно к источнику напряжения. Результирующая схема называется последовательной RLC-схемой. Схема и фазовая диаграмма для последовательной RLC-схемы показаны ниже.
Фазовая диаграмма последовательной RLC-схемы
Фазовая диаграмма последовательной RLC-схемы строится путем объединения фазовых диаграмм резистора, индуктивности и конденсатора. Перед этим следует понять соотношение между напряжением и током в случае резистора, конденсатора и индуктивности.
Резистор
В случае резистора, напряжение и ток находятся в одной фазе, или можно сказать, что разница фаз между напряжением и током равна нулю.Индуктивность
В индуктивности, напряжение и ток не находятся в одной фазе. Напряжение опережает ток на 90°, или другими словами, напряжение достигает своего максимума и нулевого значения на 90° раньше, чем ток.Конденсатор
В случае конденсатора, ток опережает напряжение на 90°, или другими словами, напряжение достигает своего максимума и нулевого значения на 90° позже, чем ток, то есть фазовая диаграмма конденсатора является точной противоположностью фазовой диаграммы индуктивности.
Примечание: Для запоминания фазового соотношения между напряжением и током, запомните простое слово 'CIVIL', то есть в конденсаторе ток опережает напряжение, а напряжение опережает ток в индуктивности.
RLC-схема
Для построения фазовой диаграммы последовательной RLC-схемы следуйте этим шагам:
Шаг I. В случае последовательной RLC-схемы; резистор, конденсатор и индуктивность подключены последовательно, поэтому ток, протекающий через все элементы, одинаков, то есть Ir = Il = Ic = I. Для построения фазовой диаграммы возьмите фазор тока за основу и нарисуйте его на горизонтальной оси, как показано на диаграмме.
Шаг II. В случае резистора, напряжение и ток находятся в одной фазе. Поэтому нарисуйте фазор напряжения, VR, в том же направлении, что и фазор тока, то есть VR находится в одной фазе с I.
Шаг III. Мы знаем, что в индуктивности напряжение опережает ток на 90°, поэтому нарисуйте Vl (падение напряжения на индуктивности) перпендикулярно фазору тока в направлении опережения.
Шаг IV. В случае конденсатора, напряжение отстает от тока на 90°, поэтому нарисуйте Vc (падение напряжения на конденсаторе) перпендикулярно фазору тока вниз.
Шаг V. Для построения результирующей диаграммы, нарисуйте Vc вверх. Теперь нарисуйте результирующее, Vs, которое является векторной суммой напряжений Vr и VL – VC.
Импеданс для последовательной RLC-схемы
Импеданс Z последовательной RLC-схемы определяется как сопротивление потоку тока, обусловленное сопротивлением цепи R, индуктивным реактивным сопротивлением, XL и емкостным реактивным сопротивлением, XC. Если индуктивное реактивное сопротивление больше емкостного, то есть XL > XC, то у RLC-схемы угол сдвига фазы отстает, а если емкостное реактивное сопротивление больше индуктивного, то есть XC > XL, то у RLC-схемы угол сдвига фазы опережает, и если оба реактивных сопротивления одинаковы, то есть XL = XC, то схема будет вести себя как чисто резистивная.
Мы знаем, что,
Подставляя значения VS2 = (IR)2 + (I XL – I X
