Elektro og elektronikk
Kalkulator for RLC-impedans og resonans
Beregn impedans, fase, resonans, kvalitetsfaktor og båndbredde for RLC i serie eller parallell med et frekvensdiagram.
Dine verdier
Dine resultater
- Impedansens størrelse · |Z|
- —
- Faseforskyvning
- —
- Realdel · Re(Z)
- —
- Imaginærdel · Im(Z)
- —
- Resonansfrekvens
- —
- Kvalitetsfaktor · Q
- —
| Induktiv reaktans · XL | — |
|---|---|
| Kapasitiv reaktans, størrelse · XC | — |
| Resonansbåndbredde | — |
Begge aksene er logaritmiske. Frekvensen er normalisert til f0; markøren viser angitt frekvens når den er innenfor området.
Z = R + j(ωL − 1/(ωC))Sammenlign RLC-impedans, resonans og demping
Utforsk hvordan en ideell motstand, spole og kondensator oppfører seg ved en valgt sinusformet frekvens. Velg en seriekrets eller tre parallelle grener, og sammenlign kompleks impedans, fase, resonans, kvalitetsfaktor og båndbredde. Den valgte motstanden representerer hele tapet som modelleres i denne koblingen. Verktøyet utelater viklingsmotstand, kondensatortap, parasittisk kapasitans og belastning fra en annen krets.
Trinn for trinn
- Velg serie eller parallell, og undersøk diagrammet. Angi positiv motstand, induktans, kapasitans og frekvens. Feltene bruker som standard Ω, mH, nF og Hz; kontroller hver enhet før du sammenligner et resultat med en komponentspesifikasjon.
- Les impedansens absoluttverdi sammen med realdelen og imaginærdelen. En positiv imaginærdel er induktiv; en negativ er kapasitiv. Fasen beskriver spenningen i forhold til strømmen, ikke utgangsfasen til et uspesifisert filter.
- Sammenlign den angitte frekvensen med resonansen, og undersøk impedanskurven. Endre frekvens eller kobling mens du beholder komponentverdiene, og sammenlign deretter kvalitetsfaktor og båndbredde. Skriv ut resultatene når du vil ta vare på de valgte inngangsverdiene og modellen.
Innstillinger og begrensninger
- Kobling og resonans
- I serie summeres impedansene. I parallell summeres grenenes admittanser før summen inverteres for å finne impedansen. Resonansen er f0 = 1 / (2π√(LC)) i begge ideelle modeller. Ved resonans opphever de reaktive leddene hverandre, og impedansen er lik R; seriekurven har et minimum, mens parallellkurven har et maksimum.
- Kvalitetsfaktor og båndbredde
- I serie er Q = √(L/C) / R, mens Q i parallell er R × √(C/L). Å øke den samme motstanden reduserer derfor Q i serie, men øker Q i parallell. Den viste båndbredden er f0 / Q for resonans i seriestrøm eller parallellimpedans. Den er ikke automatisk båndbredden til et belastet filter med spenningsutgang.
- Lesing av grafen
- Begge aksene er logaritmiske, og frekvensen er normalisert til resonansen. Det viste området strekker seg fra 0.01 til 100 ganger f0. Markøren vises bare når den angitte frekvensen er innenfor dette området; en manglende markør betyr ikke at den numeriske beregningen mislyktes.
Gjennomgått eksempel
Angi R = 100 Ω, L = 10 mH, C = 100 nF og f = 1000 Hz. I serie er impedansens absoluttverdi omtrent 1531.98 Ω og fasen −86.2574°. Bytt til parallell uten å endre disse verdiene for å få omtrent 54.7423 Ω og +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 |
Begge koblingene har resonans nær 5032.92 Hz. I serie er Q 3.16228 med båndbredde 1591.55 Hz; i parallell er Q 0.316228 med båndbredde 15915.5 Hz. Nær resonans nærmer begge impedansene seg 100 Ω, selv om kurvene og dempingen er forskjellige. Tabellen sammenligner de to modellene ved den opprinnelige frekvensen.
Spørsmål og feilsøking
Hvorfor går det samme nettverket fra kapasitivt til induktivt?
Koblingen har betydning. Under resonans bidrar kondensatoren i serie med den største impedansabsoluttverdien, mens spolen i parallell gir grenen med lavere impedans. Sammenlign fortegnet til imaginærdelen og fasen etter at du har byttet kobling, i stedet for å overføre en serietolkning til parallell.
Kan jeg modellere en spoles viklingsmotstand separat?
Dette verktøyet har én motstand i den valgte ideelle koblingen. En motstand over parallelle grener tilsvarer ikke en motstand i serie med spolen. Bruk en egnet kretsmodell for viklingstap, kondensatortap eller ekstra kilde- og belastningsmotstand.
Hvorfor er resultatene tomme eller kurven borte?
Alle komponentverdier og frekvensen må være strengt positive og gi endelige resultater. Kontroller manglende verdier, enhetssuffikser som ikke støttes, og ekstreme verdier. Angi et gyldig numerisk tilfelle på nytt; verktøyet fjerner tidligere resultater og grafen når en inngangsverdi ikke kan beregnes.