Pontos de discussão: Análise do circuito AC
Introdução à Análise Avançada de Circuito AC
No artigo anterior do circuito CA, discutimos algumas das análises básicas do circuito CA. Estudamos sobre o circuito, os diagramas fasoriais, cálculos de potência e algumas terminologias essenciais. Neste artigo, aprenderemos algumas análises avançadas de circuitos AC como – RC Circuito em série, circuito de série RL, circuito de série RLC, etc. circuitos são essenciais e têm mais aplicações em análise elétrica. Todos esses circuitos podem ser considerados outro nível de circuito CA primário, pois o circuito mais complexo pode ser construído usando-os. Confira o artigo introdutório sobre circuitos antes de estudar esta análise avançada de circuitos CA.
Análise Básica do Circuito AC: Leia aqui!
Circuito Série RC
Se um resistor puro for colocado em série com um capacitor puro em um circuito CA, o circuito CA será chamado de Circuito RC AC Series. Uma fonte de tensão CA produz tensões senoidais e a corrente passa pelo resistor e pelo capacitor do circuito.
- Diagrama de circuito do circuito série RC
VR fornece a voltagem através da resistência, e - VC fornece a voltagem através do capacitor. A corrente através do circuito é I. R é a resistência e C é o valor da capacitância. XC denota a reatância capacitiva do capacitor.
- Diagrama fasorial de RC circuito em série
O processo para desenhar o diagrama fasorial do Circuito RC.
O diagrama fasorial é uma ferramenta analítica essencial que ajuda a estudar o comportamento do circuito. Vamos aprender os passos para desenhar o fasor.
Passo 1. Descubra o valor rms da corrente. Marque isso como o vetor de referência.
Passo 2. Como sabemos que para um circuito puramente resistivo, tensão e corrente permanecem na mesma fase, aqui também queda de tensão através do resistor permanece em fase com o valor atual. É dado como V = IR.
Passo 3. Agora, para o circuito capacitivo, sabemos que a tensão tem uma defasagem de 90 graus e a corrente é avançada. É por isso que a queda de tensão no capacitor neste circuito fica 90 graus atrás do vetor de corrente.
Passo 4. A tensão aplicada, portanto, vem como a soma vetorial das quedas de tensão do capacitor e das resistências. Portanto, pode ser escrito como:
V2 = RV2 + VC2
Ou, V2 = (EuR)2 + (IXC)2
Ou, V = I √ (R2 + XC2)
Ou, I = V / √ (R2 + XC2)
Ou, I = V / Z
Z é a impedância agregada do circuito RC. A seguinte equação representa a forma matemática.
Z = √ (R2 + XC2)
Agora, a partir do diagrama fasorial, podemos observar que existe um ângulo como - ϕ.
Então, tan ϕ será igual a IXC / EUR.
então, ϕ = bronzeado-1 (IXC / EUR)
Este ângulo ϕ é conhecido como ângulo de fase.
- Cálculo da potência do circuito da série RC
A potência do circuito é calculada pela fórmula P = VI. Aqui vamos calcular o valor instantâneo da potência.
Então, P = VI
Ou, P = (Vm Sinωt) * [Im Sin (ωt + ϕ)]
Ou, P = (Vm Im / 2) [2Sinωt * Sin (ωt + ϕ)]
Ou, P = (Vm Im / 2) [cos {ωt - (ωt + ϕ)} - cos {ωt - (ωt + ϕ)}]
Ou, P = (Vm Im / 2) [cos (- ϕ) - cos (2ωt + ϕ)]
Ou, P = (Vm Im / 2) [cos (ϕ) - cos (2ωt + ϕ)]
Ou, P = (Vm Im / 2) cos (ϕ) - (Vm Im / 2) cos (2ωt + ϕ)
Podemos observar que a equação de potência possui duas seções. Uma é uma parte constante, outra é a seção variável. A média da parte variável chega a ser zero ao longo de um ciclo completo.
Portanto, a potência média para um circuito da série RC, ao longo de um ciclo completo, é dada como:
P = (Vm Im / 2) cos (ϕ)
Ou, P = (Vm / √2) * (EUm / √2) * cos (ϕ)
Ou, P = VI cos (ϕ)
Aqui, V e I são considerados valores RMS.
O fator de potência do Circuito Série RC
O fator de potência do circuito da série RC é dado pela relação entre a potência ativa e a potência aparente. É representado por cosϕ e expresso conforme a expressão indicada abaixo.
porque ϕ = P / S = R / √ (R2 + XC2)
Circuito RL Series
Se um resistor puro for colocado em série com um indutor puro em um circuito CA, o circuito CA será chamado de circuito RL AC Series. Uma fonte de tensão CA produz tensões senoidais e a corrente passa pelo resistor e pelo indutor do circuito.
- Diagrama de circuito do circuito RL
VR fornece a tensão através da resistência e – VL fornece a tensão através do indutor. A corrente através do circuito é I. R é a resistência e L é o valor da indutância. XL denota o reatância indutiva do indutor.
- Diagrama de Fasor do circuito RL
O processo para desenhar o diagrama fasorial do circuito RL.
Passo 1. Descubra o valor rms da corrente. Marque isso como o vetor de referência.
Passo 2. Como sabemos, para um circuito puramente resistivo, tensão e corrente permanecem na mesma fase, aqui também queda de tensão através do resistor permanece em fase com o valor atual. É dado como V = IR.
Passo 3. Agora, para o circuito indutivo, sabemos que a voltagem está adiantada em 90 graus e a corrente está atrasada. É por isso que a queda de tensão no indutor neste circuito fica 90 graus à frente do vetor de corrente.
Passo 4. A tensão aplicada vem como a soma vetorial das quedas de tensão do indutor e das resistências. Portanto, pode ser escrito como:
V2 = VR2 + VL2
Ou, V2 = (EuR)2 + (IXL)2
Ou, V = I √ (R2 + XL2)
Ou, I = V / √ (R2 + XL2)
Ou, I = V / Z
Z é a impedância agregada do circuito RL. A seguinte equação representa a forma matemática.
Z = √ (R2 + XL2)
Agora, a partir do diagrama fasorial, podemos observar que existe um ângulo como - ϕ.
Então, tan ϕ será igual a IXL / EUR.
Então, ϕ = tan-1 (XL /R)
Este ângulo ϕ é conhecido como ângulo de fase.
- Cálculo da potência do circuito da série RL
A potência do circuito é calculada pela fórmula P = VI. Aqui vamos calcular o valor instantâneo da potência.
Então, P = VI
Ou, P = (Vm Sinωt) * [Im Sin (ωt-ϕ)]
Ou, P = (Vm Im / 2) [2Sinωt * Sin (ωt - ϕ)]
Ou, P = (Vm Im / 2) [cos {ωt - (ωt - ϕ)} - cos {ωt - (ωt - ϕ)}]
Ou, P = (Vm Im / 2) [cos (ϕ) - cos (2ωt - ϕ)]
Ou, P = (Vm Im / 2) cos (ϕ) - (Vm Im / 2) cos (2ωt - ϕ)
Podemos observar que a equação de potência possui duas seções. Uma é uma parte constante, outra é a seção variável. A média da parte variável chega a ser zero ao longo de um ciclo completo.
Portanto, a potência média para um circuito da série RL, ao longo de um ciclo completo, é dada como:
P = (Vm Im / 2) cos (ϕ)
Ou, P = (Vm / √2) * (Im / √2) * cos (ϕ)
Ou, P = VI cos (ϕ)
Aqui, V e I são considerados valores RMS.
Circuito Série LC
Um circuito em série LC é um circuito CA que consiste em indutor e capacitor, colocados em uma conexão em série. Um circuito LC tem várias aplicações. Também é conhecido como circuito ressonante, circuito sintonizado, Filtros LC. Como não há resistor no circuito, o ideal é que este circuito não sofra perdas.
Circuito LC como circuito sintonizado: O fluxo de corrente significa fluxos de cargas. Agora, em um circuito LC, as cargas continuam fluindo atrás e à frente das placas do capacitor e através do indutor. Assim, um tipo de oscilação é criado. É por isso que esses circuitos são conhecidos como circuito sintonizado ou tanque. Porém, a resistência interna do circuito impede a oscilação em real.
- Diagrama do circuito do circuito da série LC
Em um circuito em série, o valor da corrente é o mesmo em todo o circuito. Então, podemos escrever isso, Eu = euL = EuC.
A tensão pode ser escrita como V = VC + VL.
- Ressonância em série LC Circuito
A ressonância é referida como uma condição particular deste circuito LC. Se a frequência da corrente aumentar, o valor da reatância indutiva também aumenta e o valor da reatância capacitiva diminui.
XL = ωL = 2πfL
XC = 1 /ωC = 2πfC
Na condição de ressonância, a magnitude da reatância capacitiva e da reatância indutiva é igual. Então, podemos escrever que XL = XC
Ou, ωL = 1 / ωC
Ou, ω2C = 1 / CL
Ou, ω = ω0 = 1 / √LC
Ou 2πf = ω0 = 1 / √LC
Ou, f0 =ω0 / 2π = (1 / 2π) (1 / √LC)
f0 é a frequência ressonante.
- A impedância do circuito
Z = ZL + ZC
Ou, Z = jωL + 1 / jωC
Ou Z = jωL + j / j2ωC
Ou Z = jωL - j / ωC
Olá, meu nome é Sudipta Roy. Eu fiz B. Tecnologia em Eletrônica. Sou um entusiasta da eletrônica e atualmente me dedico à área de Eletrônica e Comunicações. Tenho grande interesse em explorar tecnologias modernas, como IA e aprendizado de máquina. Meus escritos são dedicados a fornecer dados precisos e atualizados a todos os alunos. Ajudar alguém a adquirir conhecimento me dá imenso prazer.
Vamos nos conectar através do LinkedIn –