2.3 reactanta si impedanta inductiva

14
30 03 - Reactanţa şi impedanţa inductivă 1. Circuite rezistive Într-un circuit pur rezistiv, curentul şi tensiunea sunt tot timpul în fază Într-un circuit pur rezistiv, întreaga putere este disipată sub formă de căldură Circuit pur rezistiv Să considerăm un circuit de curent alternativ pur rezistiv (format doar din rezistori şi surse de putere), caz în care tensiunea şi curentul sunt în fază (unghiul de defazaj dintre ele este 0 o ). Graficul formelor de undă Dacă trecem curentul şi tensiunea din circuitul de mai sus pe un grafic, acesta va arăta aproximativ ca în figura alăturată. Deoarece rezistorul se opune pur şi simplu deplasării electronilor prin circuit în mod direct, în orice moment din timp, forma de undă a căderii de tensiune pe rezistor este exact în fază cu forma de undă a curentului prin acesta. Putem lua în considerare orice punct de pe axa orizontală a graficului şi compara valorile curentului şi ale tensiunii între ele (aceste puncte poartă denumirea de valori instantanee De asemenea, atunci când curentul prin rezistor atinge valoarea sa maximă pozitivă, tensiunea la bornele sale este şi ea la valoarea sa maximă pozitivă. În orice punct de-a lungul formelor de undă, putem aplica ). Astfel, atunci când valoarea instantanee a curentului este zero, valoarea instantanee a tensiunii este şi ea zero. legea lui Ohm pentru valorile instantanee a curentului şi tensiunii.

Upload: ion-sirbu

Post on 24-Nov-2015

154 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

2.3 Reactanta Si Impedanta Inductiva

TRANSCRIPT

  • 30

    03 - Reactana i impedana inductiv

    1. Circuite rezistive

    ntr-un circuit pur rezistiv, curentul i tensiunea sunt tot timpul n faz

    ntr-un circuit pur rezistiv, ntreaga putere este disipat sub form de cldur

    Circuit pur rezistiv

    S considerm un circuit de curent alternativ pur rezistiv

    (format doar din rezistori i surse de putere), caz n care

    tensiunea i curentul sunt n faz (unghiul de defazaj dintre ele

    este 0o).

    Graficul formelor de und

    Dac trecem curentul i tensiunea din circuitul de mai sus pe un

    grafic, acesta va arta aproximativ ca n figura alturat.

    Deoarece rezistorul se opune pur i simplu deplasrii electronilor prin circuit n mod direct, n orice

    moment din timp, forma de und a cderii de tensiune pe rezistor este exact n faz cu forma de und a curentului

    prin acesta. Putem lua n considerare orice punct de pe axa orizontal a graficului i compara valorile curentului i

    ale tensiunii ntre ele (aceste puncte poart denumirea de valori instantanee

    De asemenea, atunci cnd curentul prin rezistor atinge valoarea sa maxim pozitiv, tensiunea la bornele

    sale este i ea la valoarea sa maxim pozitiv. n orice punct de-a lungul formelor de und, putem aplica

    ). Astfel, atunci cnd valoarea

    instantanee a curentului este zero, valoarea instantanee a tensiunii este i ea zero.

    legea lui

    Ohm pentru valorile instantanee a curentului i tensiunii.

  • 31

    Calcularea puterii

    Putem de asemenea s calculm puterea disipat de rezistor i

    s completm graficul alturat.

    Se poate observa de pe grafic faptul c puterea nu are niciodat o valoarea negativ. Atunci cnd valoarea

    curentului este pozitiv, i tensiunea este pozitiv, produsul celor dou (p = ie) fiind prin urmare pozitiv. Atunci

    cnd curentul este negativ, i tensiunea este negativ, ceea ce se traduce din nou printr-un produs pozitiv ntre cele

    dou. Aceast polaritate unic ne spune de fapt c rezistorul disip tot timpul puterea generat de surs sub form

    de cldur

    2. Circuite inductive. Reactana

    . Indiferent de valoarea curentului, pozitiv sau negativ, un rezistor va disipa tot timpul energie.

    ntr-un circuit pur inductiv, tensiunea este defazat cu 90o naintea curentului, sau echivalent, curentul este

    defazat cu 90o n urma tensiunii

    Reactana inductiv reprezint opoziia bobinei fa de curentul alternativ datorat defazajului ce apare la

    stocarea i eliberarea energiei sub form de cmp magnetic. Simbolul reactanei este X, iar unitatea de

    msur este ohm-ul, exact ca n cazul rezistenei (R)

    Matematic, reactana inductiv se calculeaz folosind formula:

    XL = 2fL

    Viteza unghiular

    Reactana inductiv crete odat cu creterea frecvenei, i invers. Cu alte cuvinte, cu ct frecvena este mai

    mare, cu att este mai mare opoziia fa de deplasarea electronilor (n curent alternativ)

    a unui circuit electric n curent alternativ reprezint un alt mod de exprimare a frecvenei

    sale; unitatea de msur este radian electric per secund n loc de numrul de perioade per secund.

    Simbolul este litera greceasc omega,

    Scop

    Bobinele au un comportament diferit fa de cel al rezistorilor atunci cnd sunt introduse n circuit. Fa de

    rezistori, care doar se opun trecerii curentului prin acel punct din circuit n care acetia sunt conectai (prin

    dezvoltarea unei cderi de tensiune direct proporionale cu valoarea curentului), bobinele se opun variaiei

    curentului prin ele, prin dezvoltarea unei cderi de tensiune direct proporionale cu rata de variaie a curentului. n

    conformitate cu legea lui Lenz, polaritatea acestei tensiuni induse este astfel nct valoarea curentului s se menin

    la valoarea curent, i anume, dac valoarea curentului crete , tensiunea indus se va opune deplasrii electronilor;

  • 32

    n cazul descreterii curentului, polaritatea este invers pentru a putea mpinge electronii i a se opune descreterii

    curentului. Aceast opoziie la variaia curentului poart denumirea de reactan

    Reactana (X)

    , n loc de rezisten.

    Opoziia unei bobine sau a unui condensator fa de variaia curentului se traduce printr-o opoziie fa de

    curentul alternativ n general, curent ce este prin definiie variabil n amplitudine instantanee i direcie (polaritate).

    Aceast opoziie fa de curentul alternativ este similar rezistenei, dar diferit prin faptul c rezult ntotdeauna

    ntr-o diferen de faz ntre curent i tensiune, iar puterea disipat este zero. Datorit acestei diferene, are i o

    denumire specific: reactan. Reactan n curent alternativ se exprim n ohmi

    Relaia tensiune-curent a bobinei

    (), la fel ca i rezistena, doar c

    simbolul matematic este X, n loc de R.

    Matematic, relaia dintre cderea de tensiune pe o bobin i rata variaiei curentului prin aceasta, se

    exprim astfel:

    Expresia di/dt reprezint derivata curentului cu timpul, adic rata de variaia a curentului instantaneu (i) cu

    timpul, n amperi per secund. L reprezint inductana n Henry, iar e este tensiunea instantanee. Cteodat n

    loc de e se mai folosete i v, dar cele dou notaii sunt echivalente (vezi i relaia tensiune-curent a bobinei).

    Circuit pur inductiv

    S analizm un circuit pur inductiv (format doar din bobine i

    surse de putere) simplu n curent alternativ. n acest caz, curentul

    este defazat n urma tensiunii cu 90o.

    Graficul formelor de und

    Graficul tensiunii i al curentului n acest caz este cel din figura

    alturat.

  • 33

    Reinei faptul c valoarea cderii de tensiune pe

    bobin este n funcie de variaia curentului prin

    aceasta.

    Prin urmare, tensiunea instantanee este zero ori de cte

    ori curentul instantaneu este la valoarea maxim, de

    vrf (pozitiv sau negativ), deoarece n acest caz

    variaia, sau panta, este zero; tensiunea instantanee are

    o valoare maxim, de vrf, atunci cnd panta

    curentului instantaneu, sau variaia acestuia este

    maxim (intersecia formei de und cu axa orizontal a

    timpului). Datorit acestui fapt, formele de und sunt

    defazate cu 90o.

    Dac ne uitm pe grafic, observm c unda de tensiune are un mic avantaj faa de unda de curent; prin

    urmare, spunem c tensiunea este defazat cu 90o naintea curentului, sau echivalent, curentul este defazat cu 90o n

    urma tensiunii

    Calcularea puterii

    .

    Lucrurile devin i mai interesante atunci cnd introducem i

    forma de und a puterii pe grafic.

    Puterea negativ

    Deoarece puterea instantanee reprezint produsul dintre tensiunea i curentul instantaneu (p = ie), puterea

    este egal cu zero atunci cnd curentul sau tensiunea instantanee este zero. Ori de cte ori curentul i tensiunea

    instantanee sunt ambele pozitive sau ambele negative, puterea este i ea pozitiv. Dar, datorit faptului c cele dou

    unde de tensiune, respectiv curent, sunt defazate ntre ele cu 90o, exist momente n care una este pozitiv i

    cealalt negativ, rezultatul fiind o putere instantanee negativ

    Dar ce nseamn putere negativ? nseamn c

    .

    bobina elibereaz putere napoi n circuit, iar putere pozitiv

    nseamn c aceasta absoarbe putere din circuit. Acest lucru dovedete faptul c bobina nu consum putere

    precum o face un rezistor (ce o disip sub form de cldur), ci puterea absorbit din circuit este stocat sub form

    de cmp magnetic. n cazul de fa, datorit faptului c duratele de putere pozitiv i negativ sunt perfect egale,

    bobina genereaz aceeai cantitate de putere napoi n circuit pe care a absorbit-o ntr-o perioad complet de timp.

  • 34

    Practic, reactana (rezisten n curent continuu) bobinei nu disip energie, sau echivalent, energia disipat de

    aceasta este zero. Atenie, cazul de sus este cel al unei bobine ideale, cu rezisten zero.

    Reactana inductiv

    Pentru a fi mai exaci, reactana asociata cu o bobin poart numele de reactan inductiv i este

    simbolizat prin XL.

    Din moment ce cderea de tensiune pe bobine este proporional cu rata de variaie a curentului, cderea de

    tensiune va fi mai mare pentru variaii mai rapide de curent, i mai mic pentru variaii mai lente. Acest lucru

    nseamn c reactan n ohmi pentru oricare bobin, este direct proporional cu frecven curentului alternativ

    unde, =

    .

    Matematic, acest lucru se exprim astfel:

    viteza unghiular

    Dac avem o bobin de 10 mH i o conectm ntr-un circuit cu frecvena variabil, astfel: 60, 120 i 2.500

    Hz, reactana (inductiv) a acesteia n fiecare dintre cele trei cazuri este urmtoarea:

    Frecvena (Hertz) Reactan (Ohm) 60 3.7699

    120 7.5398 2500 157.0796

    Viteza unghiular

    n formula de calcul a reactanei inductive, termenul 2f are un neles aparte. Este numrul de radiani pe

    secund la care se rotete curentul alternativ, dac ne imaginm c o perioad a curentului alternativ reprezint o

    rotaie complet. Radianul este o unitate de msur unghiular: ntr-o rotaie complet exist 2 radiani,

    echivalentul a 360o ntr-un cerc complet. Dac generatorul ce produce curentul alternativ are doi poli, va produce o

    rotaie complet pentru fiecare rotaie complet a arborelui, adic la fiecare 2 radiani, sau 360 o. Dac aceast

    constant, 2, este nmulit cu frecvena n Hertz (numr de rotaii pe secund), rezultatul va reprezenta o valoare

    n radiani per secund, valoare cunoscut sub numele de viteza unghiular a sistemului de curent alternativ.

    Viteza unghiular poate fi reprezentat prin expresia 2f, sau poate fi reprezentat folosind propriul su

    simbol, i anume, litera greceasc Omega, . Prin urmare, formula reactanei, XL = 2fL, poate fi rescris conform

    ecuaiei de mai sus (XL = L).

  • 35

    Trebuie neles faptul c aceast vitez unghiular este o expresie a vitezei de rotaie a formelor de und

    n curent alternativ, o rotaie complet fiind egal cu 2 radiani, i nu este neaprat viteza actual a arborelui

    generatorului ce produce curentul alternativ. Dac generatorul este format din mai mult de doi poli, viteza

    unghiular va fi multiplu de viteza arborelui. Din acest motiv, viteza unghiular este cteodat exprimata sub

    form de radiani electrici

    Legea lui Ohm

    per secund, pentru a face diferen ntre aceasta i rotaia mecanic.

    Indiferent de modul n care reprezentm viteza unghiular a sistemului, este

    tiut faptul c reactana bobinei este direct proporional cu aceasta. Odat cu

    creterea frecvenei sistemului de curent alternativ (creterea vitezei de rotaie

    a arborelui generatorului), opoziia bobinei fa de curgerea curentului va fi

    tot mai mare, i invers. Curentul alternativ ntr-un circuit inductiv simplu este egal cu raportul dintre tensiunea i

    reactana inductiv, asemntor modului de calcul n c.c., sau n circuitele rezistive n c.a.:

    Unghiul de faz

    Totui, trebuie s fim ateni la faptul c tensiunea i curentul nu sunt n faz n acest caz. Dup cum am

    vzut, diferena de faz dintre cele dou unde este de 90o. Dac reprezentm aceste unghiuri de faz matematic, sub

    forma numerelor complexe, observm c opoziia unei bobine fa de curent posed i un unghi al fazei:

    Diagrama fazorial

    Matematic, spunem c unghiul de faz a opoziiei bobinei fa de curent

    este de 90o, ceea ce nseamn o mrime imaginar pozitiv. Acest unghi

    de faz este foarte important n analiza circuitelor electrice, n special al

    celor complexe (n curent alternativ), unde exist o interaciune ntre

  • 36

    rezisten i reactan. Se va dovedi extrem de benefic reprezentarea opoziiei fa de curent a oricrei componente

    sub forma numerelor complexe i nu sub forma cantitilor scalare.

    3. Circuite rezistiv-inductive serie. Impedana

    Impedana reprezint valoarea total a opoziiei fa de curentul electric i este suma complex (vector) a

    rezistenei (reale) i a reactanei (imaginar). Simbolul este litera Z iar unitate sa de msur este Ohm-ul,

    la fel ca a rezistenei (R) i a reactanei (X)

    n analiza circuitelor, impedanele (Z) serie se comport precum rezistenele (R) serie: se adun pentru a

    forma impedana total. inei minte s efectuai toate calculele sub form complex, nu scalar! ZTotal = Z1

    + Z2 + . . . Zn

    O impedan pur rezistiv va avea tot timpul un unghi de faz de exact 0o (ZR = R 0o)

    O impedan pur inductiv va avea tot timpul un unghi de faz de exact +90o (ZL = XL 90o)

    Legea lui Ohm pentru circuitele de curent alternativ: E = IZ; I = E / Z; Z = E / I

    Cnd ntr-un circuit avem i rezistori i bobine, impedan total va avea un unghi de faz ntre 0o i +90o.

    Curentul din circuit va avea un unghi de faz ntre 0o i -90o

    Circuitele serie n curent alternativ posed aceleai proprieti fundamentale precum circuitele de curent

    continuu: curentul este acelai prin ntreg circuitul, cderile de tensiune se adun pentru a forma tensiunea

    total din circuit, iar impedanele se adun pentru a forma impedana total

    n seciunile precedente, am vzut ce se ntmpl ntr-un circuit electric de curent alternativ simplu pur

    rezistiv, respectiv pur inductiv.

    Circuit rezistiv-inductiv serie

    Acum vom considera ambele

    componente legate n serie i vom

    studia efectele lor. Lum aadar ca i

    exemplu un circuit rezistiv-inductiv

    (format din rezistori, bobine i surse

    de putere), caz n care curentul este

    defazat n urma tensiunii cu un unghi

    cuprins ntre 0o i 90o.

  • 37

    Impedana

    Rezistorul impune o rezisten de 5 fa de curent, indiferent de valoarea frecvenei, iar bobina va oferi o

    reactan de 3,7699 fa de curentul alternativ la o valoare a frecvenei de 60 Hz. Deoarece rezistena rezistorului

    este un numr real (5 0o, sau 5 + j0 ), iar reactana bobinei este un numr imaginar (3.7699 90o, sau 0 +

    j3.7699 ), efectul total (combinat) al celor dou componente va crea o opoziie fa de curent egal cu suma

    complex a celor dou numere. Aceast opoziie combinat va fi un vector. Pentru a putea exprima mai clar aceast

    opoziie, avem nevoie de un nou termen pentru opoziia fa de curent pe lng rezisten i reactan. Acest termen

    poart numele de impedan, iar simbolul lui este Z; unitatea de msur este de asemenea ohm

    Legea lui Ohm pentru circuite n curent alternativ

    -ul, la fel ca i a

    rezistenei i a reactanei.

    n exemplul de mai sus, impedana total a circuitului este:

    Relaia dintre impedan, curent i tensiune este similar rezistenei din legea lui Ohm:

    De fapt, aceast expresie este o form a legii lui Ohm mult mai cuprinztoarea (mai general) dect cea

    considerat n curent continuu (E = IR), la fel precum impedana este o expresie mult mai cuprinztoare a opoziiei

    fa de deplasarea electronilor dect rezistena. Orice rezisten i orice reactan, separate sau n combinaii

    serie/paralel, pot fi i trebuie exprimate ca i o singur impedan ntr-un circuit de curent alternativ.

    Rezolvarea circuitului

    Curentul total

  • 38

    Pentru aflarea valorii curentului n circuitul de mai sus, trebuie mai nti s impunem o referina pentru

    unghiul de faz a sursei de tensiune, iar n mod normal, aceasta se presupune a fi zero:

    La fel ca i n cazul circuitelor pur inductive, curentul

    este defazat n urma tensiunii (sursei), cu toate c de data

    aceasta defazajul nu este att de mare, doar 37,0160, fa

    de 900 n cazul circuitului pur inductive.

    Tensiunea pe rezistor

    Relaiile de faz pentru rezistor i bobin, luate individual, nu s-au modificat. Caderea de tensiune la

    bornele rezistorului i curentul prin acesta sunt in faz (defazaj de 00), iar defazajul dintre tensiune i curent n cazul

    bobinei este de +900.

    Putem verifica matematic acest lucru (unghiul de faz al lui ER este egal cu unghiul de faz al curentului):

    n formula de mai sus ZR semnific impedana rezistiv, i este acelai lucru cu rezistena. Tensiunea i

    curentul prin rezistor sunt n faz, adic au acelai unghi de faz.

    Tensiunea pe bobin

    Tensiunea la bornele bobinei are un unghi de faz de 52,984o (fa de unghiul de faz de referin, 0o), iar

    curentul prin bobina are un unghiu de faz de -37,016o, o diferen de exact 90o ntre cele dou. Acest lucru ne

    spune c E i I sunt defazate ntre ele tot cu 90o (doar n cazul bobinei):

    Putem observa c unghiul de faz a lui EL este mai mare cu exact 900 dect cel al curentului.

    Tensiunea total

  • 39

    Putem de asemenea s demonstrm matematic c rezultatul sumei acestor valori complexe este tensiunea

    total, aa cum rezult din aplicarea legii lui Kirchhoff:

    Aplicarea metodei tabelului

    Cu toate aceste valori rezultate, chiar i pentru un circuit simplu precum este acesta, este mai uor s

    aplicm metoda tabelului.

    Valorile iniiale

    Tabelul va conine valorile pentru tensiune (E), curent (I) i impedan

    (Z) pentru fiecare component n parte. Nu vom insera valorile propriu-

    zise ale rezistenei i inductanei n ohm sau Henry, ci forma lor

    complex.

    Dei nu este neaprat necesar, este folositor s trecem att forma rectangular (x + jy) ct i pe cea polar

    (x y) n fiecare tabel. Dac folosim un calculator pentru a realiza automat aceste calcule complexe fr a mai fi

    nevoii s facem conversia ntre cele dou forme, atunci aceast documentaie suplimentar nu este deloc necesar.

    Totui, dac suntem nevoii s efectum calculele de mn, atunci scrierea ambelor forme n tabel se va dovedi

    ntr-adevr folositoare.

    Impedana total

    Dup ce am introdus n tabel toate datele cunoscute, putem trece

    la rezolvarea circuitului asemntor circuitelor de curent

    continuu: determinm impedana total din impedanele

    individuale. Din moment ce acesta este un circuit serie, tim c

    opoziia fa de curgerea electronilor (rezisten sau impedan)

    este aditiv, iar rezultatul l reprezint opoziia total.

    Mrime R L Total Unitate

    E

    10 + j0 10 00 V

    I

    A

    Z 5 + j0 5 00

    0 + j3,76 3,76 900

    Mrime R L Total Unitate

    E

    10 + j0 10 00 V

    I

    A

    Z 5 + j0 5 00

    0 + j3,76 3,76 900

    5 + j3,76 6,26 37,010

  • 40

    Curentul total

    Acum, dup ce tensiunea i impedana total ne sunt cunoscute,

    putem aplica legea lui Ohm (I = E / Z) pentru determinarea

    curentului total din circuit.

    Curenii prin rezistor i bobin

    La fel ca n cazul circuitelor de curent continuu,

    curentul total ntr-un circuit de curent alternativ serie

    este acelai prin oricare din componentele circuitului.

    Acest lucru este n continuare adevrat, deoarece

    ntr-un circuit serie exist doar o singur cale pentru

    curgerea electronilor, prin urmare, rata lor de

    deplasare trebuie s fie uniform n ntreg circuitul. Prin urmare, putem trece valorile curentului total pentru fiecare

    component n parte (rezistor i bobin) n tabel.

    Cderile de tensiune pe rezistor i bobin

    Acum, tot ceea ce mai avem de fcut este s

    completm cderea de tensiune pe rezistor i pe

    bobin. Aflarea acestor valori se realizeaz folosind

    legea lui Ohm (E = IZ), aplicat pe fiecare coloan a

    tabelului.

    Tabelul este acum complet. De observat c am aplicat exact aceleai reguli ca i n analiza circuitelor

    electrice n curent continuu, cu diferena c toate valorile trebuie exprimate i calculate sub form complex

    Indicaia aparatelor de msur

    i nu

    scalar precum era cazul n curent continuu. Atta timp ct diferena de faz este reprezentat corect, nu exist nicio

    diferen fundamental ntre analiza unui circuit de curent alternativ fa de unul n curent continuu.

    S lum acum n considerare relaia dintre valorile calculate mai sus i indicaia tensiunii i a curentului

    dat de instrumentele de msur. Valorile din tabel care corespund cu valorile citite de pe un instrument de msur

    sunt cele sub form polar, nu rectangular! Cu alte cuvinte, dac am conecta un voltmetru la bornele rezistorului

    Mrime R L Total Unitate

    E

    10 + j0 10 00 V

    I

    1,27 - j0,96 1,59 -37,010 A

    Z 5 + j0 5 00

    0 + j3,76 3,76 900

    5 + j3,76 6,26 37,010

    Mrime R L Total Unitate

    E

    10 + j0 10 00 V

    I 1,27 - j0,96 1,59 -37,010

    1,27 - j0,96 1,59 -37,010

    1,27 - j0,96 1,59 -37,010 A

    Z 5 + j0 5 00

    0 + j3,76 3,76 900

    5 + j3,76 6,26 37,010

    Mrime R L Total Unitate

    E 6,37 - j4,8 7,98 -37,010

    3,62 + j4,8 6,02 52,980

    10 + j0 10 00 V

    I 1,27 - j0,96 1,59 -37,010

    1,27 - j0,96 1,59 -37,010

    1,27 - j0,96 1,59 -37,010 A

    Z 5 + j0 5 00

    0 + j3,76 3,76 900

    5 + j3,76 6,26 37,010

  • 41

    din circuit pentru aflarea cderii de tensiune, acesta va indica 7,9847 V (valoarea sub form polar), nu 6,3756 V

    (valoarea real sub form rectangular) i nici 4,8071 V (valoarea imaginar sub form rectangular). Pentru a

    exprima acest lucru grafic, aparatele de msur indic pur i simplu lungimea vectorului (pentru tensiune sau

    curent). Notaia rectangular, dei este mai uor de folosit pentru operaiile aritmetice de adunare i scdere, este o

    form de notaie mai abstract dect forma polar pentru msurtorile reale. Dac ar fi s folosim doar o singur

    notaie, cea mai bun alegere ar fi cea polar, pentru c este singura ce are legtur direct cu msurtorile reale.

    Diagrama impedanei

    Impedana (Z) unui circuit serie R-L poate fi

    calculat cunoscnd rezistena (R) i reactana

    inductiv (XL). Din moment ce E = IR, E = IXL

    i E = IZ, rezistena, reactana i impedana

    sunt proporionale cu tensiunea. Prin urmare,

    diagrama fazorial a tensiunii poate fi nlocuit cu o diagram similar a impedanei.

    Problem

    Gsii impedan total a circuitului format dintr-un rezistor de 40 conectat n serie cu o bobin de 79.59 mH, la

    o frecven a sursei de alimentare de 60 Hz.

    Rspuns: Z = 40 + j30 = 5036.87o.

    4. Circuite rezistiv-inductive paralel

    n analiza circuitelor, impedanele paralel (Z) se comport precum rezistorii (R) paralel: impedana total

    este mai mic dect impedan fiecrei ramuri luat individual, folosind formula echivalent. Atenie,

    realizai toate calculele sub form complex, nu scalar!

    ZTotal = 1 / (1 / Z1 + 1 / Z2 + . . . 1 / Zn)

    Legea lui Ohm pentru circuitele de curent alternativ: E = IZ ; I = E / Z ; Z = E / I

    Cnd rezistorii i bobinele sunt conectate n paralel, impedana total va avea un unghi de faz ntre 0o i

    +90o. Curentul din circuit va avea un unghi de faz ntre o i -90o

    Circuitele paralel n curent alternativ prezint aceleai proprieti ca i circuitele n curent continuu:

    cderile de tensiune sunt aceleai pe toate componentele circuitului, curenii de ramur se nsumeaz i dau

    natere curentului total, iar impedanele total este mai mic dect impedana fiecrei ramuri luate n parte

  • 42

    Circuit rezistiv-inductiv paralel

    S lum n considerare aceleai

    componente din circuitul serie, dar s

    le conectm de data aceasta n

    paralel.

    Rezolvarea circuitului

    Valorile iniiale

    Deoarece sursa de tensiune are aceeai frecven ca i n cazul

    circuitului serie, iar rezistorul i bobina au aceleai valori ale

    rezistenei i inductanei, acestea trebuie sa aib aceleai valori ale

    impedanei. Prin urmare, ncepem completarea tabelului cu aceleai

    valori iniiale.

    Cderile de tensiune pe rezistor i bobin

    Singura diferen fa de cazul precedent, este c de data aceasta vom

    aplica regulile circuitelor paralele, i nu cele ale circuitelor serie.

    Metoda de lucru este practic aceeai ca i n cazul circuitelor de curent

    continuu. Cunoatem faptul c tensiunea este aceeai pe toate

    componentele ntr-un circuit paralel, aa c putem completa toate

    coloanele cu aceeai valoare a tensiunii.

    Curentul prin rezistor i bobin

    Acum putem aplica legea lui Ohm (I = E / Z) vertical pentru cele

    dou coloane, calculnd curentul prin rezistor i curentul prin bobin.

    Curentul total

    Mrime R L Total Unitate

    E

    10 + j0 10 00 V

    I

    A

    Z 5 + j0 5 00

    0 + j3,76 3,76 900

    Mrime R L Total Unitate

    E 10 + j0 10 00

    10 + j0 10 00

    10 + j0 10 00 V

    I

    A

    Z 5 + j0 5 00

    0 + j3,76 3,76 900

    Mrime R L Total Unitate

    E 10 + j0 10 00

    10 + j0 10 00

    10 + j0 10 00 V

    I 2 + j0 2 00

    0 - j2,65 2,65 -900

    A

    Z 5 + j0 5 00

    0 + j3,76 3,76 900

  • 43

    La fel ca n cazul circuitelor de curent continuu, curenii de

    ramur n circuitele de curent alternativ se nsumeaz pentru a

    forma curentul total (legea lui Kirchhoff pentru curent este

    valabil i n acest caz).

    Impedana total

    Impedana total poate fi calculat folosind legea lui Ohm (Z =

    E / I) vertical pe coloana Total.

    Impedana paralel

    Impedana total poate fi calculat, de asemenea, folosind o formul echivalent celei folosite pentru

    calcularea rezistenei totale paralele:

    Indiferent ce metod folosim, rezultatul este acelai.

    Mrime R L Total Unitate

    E 10 + j0 10 00

    10 + j0 10 00

    10 + j0 10 00 V

    I 2 + j0 2 00

    0 + j2,65 -90 00

    2 - j2,65 3,32 -52,980 A

    Z 5 + j0 5 00

    0 + j3,76 3,76 900

    Mrime R L Total Unitate

    E 10 + j0 10 00

    10 + j0 10 00

    10 + j0 10 00 V

    I 2 + j0 2 00

    0 + j2,65 -90 00

    2 - j2,65 3,32 -52,980 A

    Z 5 + j0 5 00

    0 + j3,76 3,76 900

    1,81 + j2,4 3,01 52,980