Dung kháng của một mạch RLC mắc nối tiếp đang có giá trị nhỏ hơn cảm kháng. Muốn xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện trong mạch ta phải:
A. Tăng điện dung của tụ điện
B. Tăng hệ số tự cảm của cuộn dây
C. Giảm điện trở của mạch
D. Giảm tần số dòng điện xoay chiều
Hướng dẫn
\[Z_C X L thì tổng trở của mạch là điện dung có góc pha trước .
Tương tự như vậy, nếu điện kháng cảm ứng lớn hơn điện kháng điện dung, X L > X C thì điện kháng tổng thể của mạch là cảm ứng tạo cho mạch nối tiếp một góc trễ pha. Nếu hai điện kháng giống nhau và X L = X C thì tần số góc tại đó xảy ra được gọi là tần số cộng hưởng và tạo ra hiệu ứng cộng hưởng mà chúng ta sẽ xem xét chi tiết hơn trong một hướng dẫn khác.
Khi đó cường độ dòng điện phụ thuộc vào tần số đặt vào đoạn mạch RLC nối tiếp. Khi trở kháng, Z là cực đại, dòng điện là cực tiểu và tương tự, khi Z ở mức cực tiểu, thì dòng điện là cực đại. Vì vậy, phương trình trên cho trở kháng có thể được viết lại thành:
Góc pha, θ giữa điện áp nguồn, V S và cường độ dòng điện, i bằng góc giữa Z và R trong tam giác trở kháng. Góc pha này có thể có giá trị dương hoặc âm tùy thuộc vào việc điện áp nguồn dẫn hay trễ dòng mạch và có thể được tính toán bằng toán học từ các giá trị ohm của tam giác trở kháng như:
Ví dụ về mạch RLC nối tiếp số 1
Một đoạn mạch RLC nối tiếp chứa dung kháng 12Ω, độ tự cảm 0,15H và tụ điện có cường độ 100uF mắc nối tiếp qua nguồn điện 100V, tần số 50Hz. Tính tổng trở của mạch, cường độ dòng điện, hệ số công suất và vẽ giản đồ phasor điện áp.
Phản ứng quy nạp , X L.
Phản ứng điện dung , X C.
Trở kháng mạch , Z.
Mạch Dòng điện, I .
Điện áp trên đoạn mạch RLC nối tiếp , V R , V L , V C.
Mạch Hệ số công suất và Góc pha, θ .
Sơ đồ Phasor.
Vì góc pha θ được tính theo giá trị dương 51,8 o nên điện kháng chung của đoạn mạch phải là cảm ứng. Vì chúng ta đã lấy vectơ dòng điện làm vectơ tham chiếu của chúng ta trong mạch RLC nối tiếp, khi đó dòng điện “trễ” điện áp nguồn là 51,8 o , vì vậy chúng ta có thể nói rằng góc pha bị trễ như được xác nhận bởi biểu thức ghi nhớ “ELI” của chúng ta .
Tóm tắt mạch RLC nối tiếp
Trong đoạn mạch RLC nối tiếp gồm một điện trở, một cuộn cảm và một tụ điện, điện áp nguồn V S là tổng pha tạo bởi ba thành phần V R , V L và V C với cường độ dòng điện chung cho cả ba. Vì dòng điện là chung cho cả ba thành phần nên nó được sử dụng làm tham chiếu ngang khi xây dựng tam giác điện áp.
Trở kháng của mạch là tổng trở của dòng điện. Đối với một đoạn mạch RLC nối tiếp, và tam giác trở kháng có thể được vẽ bằng cách chia mỗi cạnh của tam giác điện áp cho cường độ dòng điện của nó , I. Hiệu điện thế qua phần tử điện trở bằng I * R , điện áp qua hai đầu phần tử điện trở bằng I * X = I * X L – I * X C còn điện áp nguồn bằng I * Z. Góc giữa V S và I sẽ là góc cùng pha, θ .
Khi làm việc với một đoạn mạch RLC nối tiếp có chứa nhiều điện trở, điện dung hoặc cuộn cảm thuần hoặc không tinh khiết, chúng có thể được cộng lại với nhau để tạo thành một thành phần duy nhất. Ví dụ, tất cả các điện trở được cộng lại với nhau, R T = [R 1 + R 2 + R 3 ] … vv hoặc tất cả L T = [L 1 + L 2 + L 3 ] của cuộn cảm … vv theo cách này, một mạch có nhiều phần tử có thể dễ dàng giảm xuống một trở kháng duy nhất.
Trong hướng dẫn tiếp theo về Mạch RLC song song, chúng ta sẽ xem xét mối quan hệ điện áp-dòng điện của ba thành phần được kết nối với nhau lần này trong cấu hình mạch song song khi áp dụng dạng sóng AC hình sin trạng thái ổn định cùng với biểu đồ biểu đồ phasor tương ứng. Chúng I cũng sẽ lần đầu tiên giới thiệu khái niệm về Chuyển tiền.