Elektrotechniek en elektronica
RLC-impedantie- en resonantiecalculator
Bereken impedantie, fase, resonantie, kwaliteitsfactor en bandbreedte van een RLC-serie- of parallelschakeling met een frequentiegrafiek.
Je invoer
Je resultaten
- Impedantiegrootte · |Z|
- —
- Faseverschuiving
- —
- Reëel deel · Re(Z)
- —
- Imaginair deel · Im(Z)
- —
- Resonantiefrequentie
- —
- Kwaliteitsfactor · Q
- —
| Inductieve reactantie · XL | — |
|---|---|
| Grootte van capacitieve reactantie · XC | — |
| Resonantiebandbreedte | — |
Beide assen zijn logaritmisch. De frequentie is genormaliseerd op f0; de markering toont de ingevoerde frequentie als die binnen het bereik ligt.
Z = R + j(ωL − 1/(ωC))Vergelijk RLC-impedantie, resonantie en demping
Onderzoek hoe een ideale weerstand, spoel en condensator zich gedragen bij een gekozen sinusvormige frequentie. Kies een serieschakeling of drie parallelle takken en vergelijk de complexe impedantie, fase, resonantie, kwaliteitsfactor en bandbreedte. De gekozen weerstand vertegenwoordigt het volledige gemodelleerde verlies in die schakeling. Het hulpmiddel houdt geen rekening met wikkelingsweerstand, condensatorverliezen, parasitaire capaciteit en belasting door een andere schakeling.
Stap voor stap
- Kies serie of parallel en bekijk het schema. Voer positieve waarden in voor weerstand, inductantie, capaciteit en frequentie. De velden gebruiken standaard Ω, mH, nF en Hz; controleer elke eenheid voordat u een resultaat vergelijkt met een componentspecificatie.
- Lees de grootte van de impedantie samen met het reële en imaginaire deel. Een positief imaginair deel is inductief; een negatief deel is capacitief. De fase beschrijft de spanning ten opzichte van de stroom, niet de uitgangsfase van een niet nader gespecificeerd filter.
- Vergelijk de ingevoerde frequentie met de resonantiefrequentie en bekijk de impedantiecurve. Verander de frequentie of de schakeling met behoud van de componentwaarden en vergelijk vervolgens de kwaliteitsfactor en bandbreedte. Druk de resultaten af als u de gekozen invoer en het model wilt bewaren.
Instellingen en beperkingen
- Schakeling en resonantie
- In serie worden impedanties opgeteld. Bij parallel worden de admittanties van de takken opgeteld voordat het omgekeerde wordt genomen om de impedantie te verkrijgen. In beide ideale modellen is de resonantiefrequentie f0 = 1 / (2π√(LC)). Bij resonantie heffen de reactieve termen elkaar op en is de impedantie gelijk aan R; de seriecurve heeft een minimum, de parallelcurve een maximum.
- Kwaliteitsfactor en bandbreedte
- In serie is Q = √(L/C) / R, terwijl parallel Q = R × √(C/L). Het verhogen van dezelfde weerstand verlaagt dus de serie-Q, maar verhoogt de parallel-Q. De weergegeven bandbreedte is f0 / Q voor stroomresonantie in serie of impedantieresonantie bij parallel. Dit is niet automatisch de bandbreedte van een belast filter met een spanningsuitgang.
- De grafiek lezen
- Beide assen zijn logaritmisch en de frequentie is genormaliseerd op de resonantiefrequentie. Het getoonde bereik loopt van 0.01 tot 100 keer f0. De markering verschijnt alleen als de ingevoerde frequentie binnen dat bereik ligt; een ontbrekende markering betekent niet dat de numerieke berekening is mislukt.
Uitgewerkt voorbeeld
Voer R = 100 Ω, L = 10 mH, C = 100 nF en f = 1000 Hz in. In serie is de grootte van de impedantie ongeveer 1531.98 Ω en de fase −86.2574°. Schakel over naar parallel zonder die waarden te wijzigen om ongeveer 54.7423 Ω en +56.8096° te krijgen.
| 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 |
Beide schakelingen hebben een resonantiefrequentie rond 5032.92 Hz. In serie is Q 3.16228 met een bandbreedte van 1591.55 Hz; parallel is Q 0.316228 met een bandbreedte van 15915.5 Hz. Rond resonantie naderen beide impedanties 100 Ω, hoewel hun curven en demping verschillen. De tabel vergelijkt de twee modellen bij de oorspronkelijke frequentie.
Vragen en probleemoplossing
Waarom verandert hetzelfde netwerk van capacitief naar inductief?
De schakeling maakt verschil. Onder de resonantiefrequentie levert de condensator in serie de grootste impedantiegrootte, terwijl de parallelle spoel de tak met de laagste impedantie vormt. Vergelijk het teken van het imaginaire resultaat en de fase na het wijzigen van de topologie, in plaats van een serie-interpretatie over te nemen voor parallel.
Kan ik de wikkelingsweerstand van een spoel afzonderlijk modelleren?
Dit hulpmiddel heeft één weerstand in de gekozen ideale topologie. Een weerstand over parallelle takken is niet gelijkwaardig aan een weerstand in serie met de spoel. Gebruik een passend schakelingsmodel voor wikkelingsverlies, condensatorverlies of aanvullende bron- en belastingsweerstand.
Waarom zijn de resultaten leeg of ontbreekt de curve?
Elke componentwaarde en de frequentie moeten strikt positief zijn en eindige resultaten opleveren. Controleer ontbrekende invoer, niet-ondersteunde eenheidsachtervoegsels en extreme waarden. Voer opnieuw een geldig numeriek geval in; het hulpmiddel wist de vorige resultaten en grafiek als een invoer niet kan worden berekend.