Circuito serie RLC (diagrama de circuito y fasor)

Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS

¿Qué es un circuito RLC en serie?

Un circuito RLC en serie es uno en el que la resistencia , el inductor y el condensador están conectados en serie a través de una fuente de voltaje . El circuito resultante se llama circuito RLC en serie . A continuación se muestra un diagrama de circuito y fasor para un circuito RLS en serie.

Diagrama fasorial del circuito RLC de la serie

El diagrama fasorial del circuito RLC en serie se dibuja combinando el diagrama fasorial de resistencia, inductor y condensador. Antes de hacerlo, se debe comprender la relación entre voltaje y corriente en el caso de resistor, condensador e inductor.

1. 1. 1. Resistencia
         En el caso de la resistencia, el voltaje y la corriente están en la misma fase o podemos decir que la diferencia del ángulo de fase entre el voltaje y la corriente es cero.
      2. Inductor
         En el inductor, el voltaje y la corriente no están en fase. El voltaje adelanta al de la corriente en 90 ° o, en otras palabras, el voltaje alcanza su valor máximo y cero 90 ° antes de que la corriente lo alcance.
      3. Condensador
         En el caso del condensador, la corriente adelanta al voltaje en 90 ° o, en otras palabras, el voltaje alcanza su valor máximo y cero 0 ° después de que la corriente lo alcanza, es decir, el diagrama fasorial del condensador es exactamente opuesto al inductor.

NOTA: Para recordar la relación de fase entre voltaje y corriente, aprenda esta simple palabra llamada ‘CIVIL’, es decir, en el condensador, la corriente conduce al voltaje y el voltaje conduce a la corriente en el inductor. Circuito RLC Para dibujar el diagrama fasorial del circuito RLC en serie, siga estos pasos:

Paso – I. En caso de circuito RLC en serie; la resistencia, el condensador y el inductor están conectados en serie; por lo tanto, la corriente que fluye en todos los elementos es la misma, es decir, I _r = I _l = I _c = I. Para dibujar el diagrama fasorial, tome la corriente fasorial como referencia y dibuje en el eje horizontal como se muestra en el diagrama.
Paso – II. En el caso de la resistencia, tanto el voltaje como la corriente están en la misma fase. Así que dibuje el fasor de voltaje, V _{R a lo} largo del mismo eje o dirección que el del fasor de corriente, es decir, V _R está en fase con I.
Paso – III. Sabemos que en el inductor, el voltaje adelanta la corriente en 90 °, así que dibuja V _l(caída de voltaje a través del inductor) perpendicular al fasor de corriente en la dirección principal.
Paso – IV. En el caso del condensador, el voltaje se retrasa 90 ° con respecto a la corriente, así que dibuje V _c (caída de voltaje a través del condensador) perpendicular al fasor de corriente en dirección descendente.
Paso – V. Para dibujar el diagrama resultante, dibuje V _c hacia arriba. Ahora dibuja resultante, V _s que es vector suma de la tensión V _r y V _L – V _C .

Impedancia para un circuito RLC en serie

La impedancia Z de un circuito en serie RLC se define como oposición al flujo de la corriente, debido al circuito de resistencia R, reactancia inductiva , X _L y reactancia capacitiva , X _C . Si la reactancia inductiva es mayor que la reactancia capacitiva, es decir, X _L > X _C , entonces el circuito RLC tiene un ángulo de fase rezagado y si la reactancia capacitiva es mayor que la reactancia inductiva, es decir, X _C > X _L, entonces el circuito RLC tiene ángulo de fase y si tanto el inductivo como el capacitivo son iguales, es decir, X _L = X _C , el circuito se comportará como un circuito puramente resistivo.

Sabemos que,

sustituyendo los valores V _S ² = (IR) ² + (IX _L – IX _C ) ²

De este triángulo de impedancia: usando el teorema de Pitágoras obtenemos;

Variación en resistencia, reactancia e impedancia con frecuencia

En el circuito RLC en serie, están involucrados tres tipos de impedancia:

1. Resistencia eléctrica: la resistencia es independiente de la frecuencia, por lo que permanece constante con el cambio de frecuencia.
2. Reactancia inductiva, X _L – Sabemos que X _L = 2πfL. Entonces, la reactancia inductiva varía directamente con la frecuencia. Entonces, el gráfico entre la frecuencia y la reactancia inductiva es una línea recta que pasa por el centro, como se muestra en la curva a .
3. Reactancia capacitiva, X _C – De la fórmula de la reactancia capacitiva, X _C = 1 / 2πfC entonces, la reactancia capacitiva varía inversamente con la frecuencia. Dado que la reactancia neta es (X _L – X _C ). Entonces, para dibujar la curva de (X _L – X _C ), primero dibuje el gráfico de (-X _C ) que se muestra en la curva by luego dibuje una curva para la reactancia neta que se muestra como la curva c .
4. La impedancia total del circuito se muestra mediante la curva d que se obtiene sumando un valor de resistencia constante a la reactancia neta.

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JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator

Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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