Elektryka i elektronika

Kalkulator impedancji i rezonansu RLC

Oblicz impedancję, fazę, rezonans, dobroć i szerokość pasma szeregowego lub równoległego RLC z wykresem częstotliwości.

01

Twoje dane

Idealne dodatnie R, L i C w wybranym połączeniu. Q i pasmo opisują rezonans prądu w szeregu lub impedancji równolegle; bez strat pasożytniczych.

02

Twoje wyniki

Moduł impedancji · |Z|
—
Przesunięcie fazy
—
Część rzeczywista · Re(Z)
—
Część urojona · Im(Z)
—
Częstotliwość rezonansowa
—
Dobroć · Q
—
Reaktancja indukcyjna · XL—
Moduł reaktancji pojemnościowej · XC—
Pasmo rezonansu—
Krzywa impedancji

Obie osie są logarytmiczne. Częstotliwość jest znormalizowana do f0; znacznik pokazuje podaną częstotliwość, jeśli mieści się w zakresie.

WzórZ = R + j(ωL − 1/(ωC))

Porównaj impedancję obwodu RLC, rezonans i tłumienie

Sprawdź, jak idealny rezystor, cewka i kondensator zachowują się przy wybranej częstotliwości sinusoidalnej. Wybierz połączenie szeregowe lub trzy gałęzie równoległe, a następnie porównaj impedancję zespoloną, fazę, rezonans, dobroć i szerokość pasma. Wybrany rezystor reprezentuje całość strat uwzględnionych w modelu danej topologii. Narzędzie nie uwzględnia rezystancji uzwojenia, strat kondensatora, pojemności pasożytniczej ani obciążenia przez inny obwód.

Krok po kroku

  1. Wybierz połączenie szeregowe lub równoległe i sprawdź schemat. Wprowadź dodatnie wartości rezystancji, indukcyjności, pojemności i częstotliwości. Domyślne jednostki pól to Ω, mH, nF i Hz; sprawdź każdą jednostkę, zanim porównasz wynik ze specyfikacją elementu.
  2. Odczytaj moduł impedancji wraz z jej częścią rzeczywistą i urojoną. Dodatnia część urojona oznacza charakter indukcyjny, a ujemna — pojemnościowy. Faza opisuje napięcie względem prądu, a nie fazę wyjścia nieokreślonego filtru.
  3. Porównaj wprowadzoną częstotliwość z częstotliwością rezonansową i sprawdź krzywą impedancji. Zmień częstotliwość lub sposób połączenia, zachowując wartości elementów, a następnie porównaj dobroć i szerokość pasma. Wydrukuj wyniki, jeśli chcesz zachować wybrane dane wejściowe i model.

Ustawienia i ograniczenia

Połączenie i rezonans
W połączeniu szeregowym impedancje się sumują. W połączeniu równoległym najpierw sumuje się admitancje gałęzi, a następnie oblicza odwrotność, aby uzyskać impedancję. W obu idealnych modelach częstotliwość rezonansowa wynosi f0 = 1 / (2π√(LC)). Przy rezonansie składniki reaktywne się znoszą, a impedancja jest równa R; krzywa dla połączenia szeregowego ma minimum, a dla równoległego — maksimum.
Dobroć i szerokość pasma
Dla połączenia szeregowego Q = √(L/C) / R, a dla równoległego Q = R × √(C/L). Zwiększanie tego samego rezystora zmniejsza więc Q w połączeniu szeregowym, lecz zwiększa Q w równoległym. Wyświetlana szerokość pasma wynosi f0 / Q dla rezonansu prądu w połączeniu szeregowym lub rezonansu impedancji w równoległym. Nie jest to automatycznie szerokość pasma obciążonego filtru z wyjściem napięciowym.
Odczytywanie wykresu
Obie osie są logarytmiczne, a częstotliwość jest znormalizowana względem częstotliwości rezonansowej. Zakres wykresu obejmuje od 0.01 do 100 razy f0. Znacznik pojawia się tylko wtedy, gdy wprowadzona częstotliwość mieści się w tym zakresie; brak znacznika nie oznacza błędu obliczeń numerycznych.

Przykład z omówieniem

Wprowadź R = 100 Ω, L = 10 mH, C = 100 nF i f = 1000 Hz. W połączeniu szeregowym moduł impedancji wynosi około 1531.98 Ω, a faza −86.2574°. Przełącz na połączenie równoległe bez zmiany tych wartości, aby uzyskać około 54.7423 Ω i +56.8096°.

Oczekiwany wynik
RLC|Z|φQBW
R + L + C1531.98 Ω−86.2574°3.162281591.55 Hz
R ∥ L ∥ C54.7423 Ω+56.8096°0.31622815915.5 Hz

Oba połączenia mają częstotliwość rezonansową bliską 5032.92 Hz. Dla połączenia szeregowego Q wynosi 3.16228, a szerokość pasma 1591.55 Hz; dla równoległego Q wynosi 0.316228, a szerokość pasma 15915.5 Hz. W pobliżu rezonansu obie impedancje zbliżają się do 100 Ω, mimo że ich krzywe i tłumienie się różnią. Tabela porównuje oba modele przy pierwotnej częstotliwości.

Pytania i rozwiązywanie problemów

Dlaczego ta sama sieć zmienia charakter z pojemnościowego na indukcyjny?

Znaczenie ma sposób połączenia. Poniżej rezonansu kondensator szeregowy wnosi większy moduł impedancji, natomiast równoległa cewka tworzy gałąź o niższej impedancji. Po zmianie topologii porównaj znak części urojonej wyniku i fazę, zamiast przenosić interpretację połączenia szeregowego na równoległe.

Czy mogę osobno modelować rezystancję uzwojenia cewki?

To narzędzie zawiera jeden rezystor w wybranej idealnej topologii. Rezystor podłączony równolegle do gałęzi nie jest równoważny rezystancji szeregowej z cewką. Do strat uzwojenia, strat kondensatora lub dodatkowej rezystancji źródła i obciążenia użyj odpowiedniego modelu obwodu.

Dlaczego wyniki są puste lub brakuje krzywej?

Każda wartość elementu i częstotliwość muszą być ściśle dodatnie i dawać skończone wyniki. Sprawdź brakujące wpisy, nieobsługiwane przyrostki jednostek i skrajne wartości. Ponownie wprowadź prawidłowy przypadek liczbowy; narzędzie usuwa poprzednie wyniki i wykres, gdy nie można obliczyć danych wejściowych.