Punti di discussione: analisi del circuito CA
- Introduzione all'analisi avanzata del circuito CA
- Circuito della serie RC
- Circuito serie RL
- Circuito serie LC
Introduzione all'analisi avanzata del circuito CA
Nel precedente articolo del circuito CA, abbiamo discusso alcune delle analisi di base del circuito CA. Abbiamo studiato il circuito, i diagrammi fasoriali, i calcoli di potenza e alcune terminologie essenziali. In questo articolo, impareremo alcune analisi avanzate del circuito CA come - RC Circuiti in serie, circuito in serie RL, circuito in serie RLC, ecc. Questi avanzati i circuiti sono essenziali e hanno più applicazioni nell'analisi elettrica. Tutti questi circuiti possono essere definiti come un altro livello di circuito CA primario poiché il circuito più complesso può essere costruito utilizzando questi. Si prega di consultare l'articolo introduttivo del circuito prima di studiare questa analisi avanzata del circuito CA.
Analisi del circuito CA di base: Leggi qui!
Circuito della serie RC
Se un resistore puro viene posizionato in serie con un condensatore puro in un circuito CA, il circuito CA sarà chiamato Circuito serie RC AC. Una sorgente di tensione CA produce tensioni sinusoidali e la corrente passa attraverso il resistore e il condensatore del circuito.
- Schema del circuito del circuito della serie RC
VR fornisce la tensione ai capi della resistenza e - VC fornisce la tensione ai capi del condensatore. La corrente attraverso il circuito è I. R è la resistenza e C è il valore di capacità. XC indica la reattanza capacitiva del condensatore.
- Diagramma dei fasori di RC circuiti in serie
Il processo per disegnare il diagramma dei fasori di RC Circuit.
Il diagramma fasoriale è uno strumento analitico essenziale che aiuta a studiare il comportamento del circuito. Impariamo i passaggi per disegnare il fasore.
Passo 1. Scopri il valore rms della corrente. Segnalo come vettore di riferimento.
Passo 2. Come sappiamo per un circuito puramente resistivo, tensione e corrente rimangono nella stessa fase, anche qui caduta di tensione attraverso il resistore rimane in fase con il valore attuale. È dato come V = IR.
Passo 3. Ora per il circuito capacitivo, sappiamo che la tensione è in ritardo di 90 gradi e la corrente è più alta. Questo è il motivo per cui la caduta di tensione attraverso il condensatore in questo circuito, rimane di 90 gradi indietro rispetto al vettore corrente.
Passo 4. La tensione applicata è quindi la somma vettoriale delle cadute di tensione del condensatore e delle resistenze. Quindi, può essere scritto come:
V2 = VR2 + VC2
Oppure, V2 = (ioR)2 + (IXC)2
Oppure, V = I √ (R2 + XC2)
Oppure, I = V / √ (R2 + XC2)
Oppure, I = V / Z
Z è l'impedenza aggregata del circuito RC. La seguente equazione rappresenta la forma matematica.
Z = √ (R2 + XC2)
Ora dal diagramma dei fasori, possiamo osservare che c'è un angolo come - ϕ.
Quindi, tan ϕ sarà uguale a IXC / IR.
Così, ϕ = abbronzatura-1 (IXC / IR)
Questo angolo ϕ è noto come angolo di fase.
- Calcolo della potenza del circuito della serie RC
La potenza del circuito è calcolata dalla formula P = VI. Qui calcoleremo il valore istantaneo della potenza.
Quindi, P = VI
Oppure P = (Vm Sinωt) * [Im Peccato (ωt + ϕ)]
Oppure P = (Vm Im / 2) [2Sinωt * Sin (ωt + ϕ)]
Oppure P = (Vm Im / 2) [cos {ωt - (ωt + ϕ)} - cos {ωt - (ωt + ϕ)}]
Oppure P = (Vm Im / 2) [cos (- ϕ) - cos (2ωt + ϕ)]
Oppure P = (Vm Im / 2) [cos (ϕ) - cos (2ωt + ϕ)]
Oppure P = (Vm Im / 2) cos (ϕ) - (Vm Im / 2) cos (2ωt + ϕ)
Possiamo osservare che l'equazione della potenza ha due sezioni. Una è una parte costante, un'altra è la sezione variabile. La media della parte variabile diventa zero su un ciclo completo.
Quindi, la potenza media per un circuito della serie RC, su un ciclo completo è data come:
P = (vm Im / 2) cos (φ)
Oppure P = (Vm / 2) * (IOm /2) * cos (φ)
Oppure, P = VI cos (ϕ)
Qui, V e io sono considerati valori RMS.
Il fattore di potenza del circuito della serie RC
Il fattore di potenza del circuito della serie RC è dato dal rapporto tra potenza attiva e potenza apparente. È rappresentato da cosϕ ed è espresso come di seguito indicato.
cos = P / S = R / √ (R2 + XC2)
Circuito serie RL
Se un resistore puro viene posizionato in serie con un induttore puro in un circuito CA, il circuito CA sarà chiamato Circuito serie RL AC. Una sorgente di tensione CA produce tensioni sinusoidali e la corrente passa attraverso il resistore e l'induttore del circuito.
- Schema circuitale del circuito RL
VR fornisce la tensione ai capi della resistenza e – VL fornisce la tensione ai capi dell'induttore. La corrente attraverso il circuito è I. R è la resistenza e L è il valore di induttanza. XL indica il reattanza induttiva dell'induttore.
- Diagramma di fase del circuito RL
Il processo per disegnare il diagramma dei fasori del circuito RL.
Passo 1. Scopri il valore rms della corrente. Segnalo come vettore di riferimento.
Passo 2. Come sappiamo, per un circuito puramente resistivo, tensione e corrente rimangono nella stessa fase, anche qui caduta di tensione attraverso il resistore rimane in fase con il valore corrente. È dato come V = IR.
Passo 3. Ora per il circuito induttivo, sappiamo che la tensione è in anticipo di 90 gradi e la corrente è in ritardo. Questo è il motivo per cui la caduta di tensione attraverso l'induttore in questo circuito, rimane di 90 gradi in avanti rispetto al vettore corrente.
Passo 4. La tensione applicata è la somma vettoriale delle cadute di tensione dell'induttore e delle resistenze. Quindi, può essere scritto come:
V2 = VR2 + VL2
Oppure, V2 = (ioR)2 + (IXL)2
Oppure, V = I √ (R2 + XL2)
Oppure, I = V / √ (R2 + XL2)
Oppure, I = V / Z
Z è l'impedenza aggregata del circuito RL. La seguente equazione rappresenta la forma matematica.
Z = √ (R2 + XL2)
Ora dal diagramma dei fasori, possiamo osservare che c'è un angolo come - ϕ.
Quindi, tan ϕ sarà uguale a IXL / IR.
Quindi, ϕ = tan-1 (XL /R)
Questo angolo ϕ è noto come angolo di fase.
- Calcolo della potenza del circuito della serie RL
La potenza del circuito è calcolata dalla formula P = VI. Qui calcoleremo il valore istantaneo della potenza.
Quindi, P = VI
Oppure P = (Vm Sinωt) * [Im Peccato (ωt- ϕ)]
Oppure P = (Vm Im / 2) [2Sinωt * Sin (ωt - ϕ)]
Oppure P = (Vm Im / 2) [cos {ωt - (ωt - ϕ)} - cos {ωt - (ωt - ϕ)}]
Oppure P = (Vm Im / 2) [cos (ϕ) - cos (2ωt - ϕ)]
Oppure P = (Vm Im / 2) cos (ϕ) - (Vm Im / 2) cos (2ωt - ϕ)
Possiamo osservare che l'equazione della potenza ha due sezioni. Una è una parte costante, un'altra è la sezione variabile. La media della parte variabile diventa zero su un ciclo completo.
Quindi, la potenza media per un circuito della serie RL, su un ciclo completo, è data come:
P = (vm Im / 2) cos (φ)
Oppure, P = (Vm / √2) * (Im / √2) * cos (ϕ)
Oppure, P = VI cos (ϕ)
Qui, V e io sono considerati valori RMS.
Circuito della serie LC
Un circuito in serie LC è un circuito CA costituito da induttore e condensatore, posto in una connessione in serie. Un circuito LC ha diverse applicazioni. È anche noto come circuito risonante, circuito sintonizzato, Filtri LC. Poiché non c'è resistenza nel circuito, idealmente questo circuito non subisce alcuna perdita.
Circuito LC come circuito sintonizzato: il flusso di corrente significa flussi di cariche. Ora in un circuito LC, le cariche continuano a fluire dietro e davanti alle piastre del condensatore e attraverso l'induttore. Pertanto, viene creato un tipo di oscillazione. Questo è il motivo per cui questi circuiti sono noti come circuito sintonizzato o serbatoio. Tuttavia, la resistenza interna del circuito impedisce l'oscillazione reale.
- Schema del circuito del circuito della serie LC
In un circuito in serie, il valore corrente è lo stesso in tutto il circuito. Quindi possiamo scriverlo, Io = ioL = IC.
La tensione può essere scritta come V = VC + VL.
- Risonanza in serie LC Circuit
La risonanza è considerata una condizione particolare di questo circuito LC. Se la frequenza della corrente aumenta, aumenta anche il valore della reattanza induttiva e diminuisce il valore della reattanza capacitiva.
XL =ωL = 2πfL
XC = 1 /ωC = 2πfC
Nella condizione di risonanza, l'entità della reattanza capacitiva e della reattanza induttiva è uguale. Quindi, possiamo scrivere che XL = XC
Oppure, ωL = 1 / ωC
Oppure, ω2C = 1/LC
Oppure ω = ω0 = 1 / LC
Oppure 2πf = ω0 = 1 / LC
Oppure, f0 =0 / 2π = (1 / 2π) (1 / √LC)
f0 è la frequenza di risonanza.
- L'impedenza del circuito
Z = ZL + ZC
Oppure, Z = jωL + 1 / jωC
Oppure, Z = jωL + j / j2ωC
Oppure, Z = jωL - j / ωC
Ciao, sono Sudipta Roy. Ho fatto B. Tech in Elettronica. Sono un appassionato di elettronica e attualmente mi dedico al campo dell'elettronica e delle comunicazioni. Nutro un vivo interesse nell'esplorazione delle tecnologie moderne come l'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico. I miei scritti sono dedicati a fornire dati accurati e aggiornati a tutti gli studenti. Aiutare qualcuno ad acquisire conoscenze mi dà un immenso piacere.
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