Electricidad y electrónica
Calculadora de impedancia y resonancia RLC
Calcula impedancia, fase, resonancia, factor de calidad y ancho de banda de un RLC en serie o paralelo con una gráfica de frecuencia.
Tus datos
Tus resultados
- Módulo de impedancia · |Z|
- —
- Desfase
- —
- Parte real · Re(Z)
- —
- Parte imaginaria · Im(Z)
- —
- Frecuencia de resonancia
- —
- Factor de calidad · Q
- —
| Reactancia inductiva · XL | — |
|---|---|
| Módulo de reactancia capacitiva · XC | — |
| Ancho de banda de resonancia | — |
Ambos ejes son logarítmicos. La frecuencia se normaliza respecto a f0; el marcador muestra la frecuencia introducida si está dentro del rango.
Z = R + j(ωL − 1/(ωC))Comparar la impedancia RLC, la resonancia y el amortiguamiento
Explore cómo se comportan una resistencia, un inductor y un condensador ideales a una frecuencia sinusoidal elegida. Seleccione un circuito en serie o tres ramas en paralelo y compare la impedancia compleja, la fase, la resonancia, el factor de calidad y el ancho de banda. La resistencia seleccionada representa todas las pérdidas modeladas en esa topología. La herramienta excluye la resistencia del devanado, las pérdidas del condensador, la capacitancia parásita y la carga impuesta por otro circuito.
Paso a paso
- Elija serie o paralelo y examine el diagrama. Introduzca valores positivos de resistencia, inductancia, capacitancia y frecuencia. Los campos usan por defecto Ω, mH, nF y Hz; compruebe cada unidad antes de comparar un resultado con las especificaciones de un componente.
- Lea el módulo de la impedancia junto con sus partes real e imaginaria. Una parte imaginaria positiva es inductiva; una negativa es capacitiva. La fase describe la tensión respecto a la corriente, no la fase de salida de un filtro no especificado.
- Compare la frecuencia introducida con la resonancia y examine la curva de impedancia. Cambie la frecuencia o la conexión manteniendo los valores de los componentes y compare el factor de calidad y el ancho de banda. Imprima los resultados si desea conservar las entradas y el modelo elegidos.
Ajustes y límites
- Conexión y resonancia
- En serie, las impedancias se suman. En paralelo, primero se suman las admitancias de las ramas y después se calcula la inversa para obtener la impedancia. La resonancia es f0 = 1 / (2π√(LC)) en ambos modelos ideales. En resonancia, los términos reactivos se cancelan y la impedancia equivale a R; la curva en serie presenta un mínimo y la curva en paralelo, un máximo.
- Factor de calidad y ancho de banda
- En serie, Q = √(L/C) / R, mientras que en paralelo, Q = R × √(C/L). Por tanto, aumentar el valor de la misma resistencia reduce Q en serie, pero aumenta Q en paralelo. El ancho de banda mostrado es f0 / Q para la resonancia de corriente en serie o de impedancia en paralelo. No equivale automáticamente al ancho de banda de un filtro con salida de tensión conectado a una carga.
- Interpretación de la gráfica
- Ambos ejes son logarítmicos y la frecuencia está normalizada respecto a la resonancia. El intervalo representado va de 0.01 a 100 veces f0. El marcador solo aparece cuando la frecuencia introducida está dentro de ese intervalo; su ausencia no significa que haya fallado el cálculo numérico.
Ejemplo resuelto
Introduzca R = 100 Ω, L = 10 mH, C = 100 nF y f = 1000 Hz. En serie, el módulo de la impedancia es aproximadamente 1531.98 Ω y la fase es −86.2574°. Cambie a paralelo sin modificar esos valores para obtener aproximadamente 54.7423 Ω y +56.8096°.
| RLC | |Z| | φ | Q | BW |
|---|---|---|---|---|
| R + L + C | 1531.98 Ω | −86.2574° | 3.16228 | 1591.55 Hz |
| R ∥ L ∥ C | 54.7423 Ω | +56.8096° | 0.316228 | 15915.5 Hz |
Ambas conexiones tienen una resonancia cercana a 5032.92 Hz. En serie, Q es 3.16228 y el ancho de banda es 1591.55 Hz; en paralelo, Q es 0.316228 y el ancho de banda es 15915.5 Hz. Cerca de la resonancia, ambas impedancias se aproximan a 100 Ω, aunque sus curvas y su amortiguamiento difieren. La tabla compara los dos modelos a la frecuencia original.
Preguntas y solución de problemas
¿Por qué la misma red pasa de capacitiva a inductiva?
La conexión importa. Por debajo de la resonancia, el condensador en serie aporta el mayor módulo de impedancia, mientras que el inductor en paralelo ofrece la rama de menor impedancia. Compare el signo de la parte imaginaria del resultado y la fase después de cambiar de topología, en lugar de trasladar al paralelo una interpretación del circuito en serie.
¿Puedo modelar por separado la resistencia del devanado de un inductor?
Esta herramienta tiene una resistencia en la topología ideal seleccionada. Una resistencia entre los extremos de las ramas en paralelo no equivale a una resistencia en serie con el inductor. Use un modelo de circuito adecuado para las pérdidas del devanado, las pérdidas del condensador o las resistencias adicionales de la fuente y la carga.
¿Por qué los resultados están vacíos o falta la curva?
Todos los componentes y la frecuencia deben ser estrictamente positivos y producir resultados finitos. Compruebe si faltan entradas, si hay sufijos de unidad no admitidos o valores extremos. Vuelva a introducir un caso numérico válido; la herramienta borra los resultados y la gráfica anteriores cuando no puede calcular una entrada.