El resistencia y inductor son los más fundamentales lineales (elemento que tiene relación lineal entre voltaje y actual) y elementos pasivos (que consumen energía). Cuando la resistencia y el inductor se conectan a través de la alimentación de tensión, el circuito así obtenido se llama Circuito RL.
Tipos de circuito RL
- El circuito de la serie RL… Cuando resistencia y el inductor están conectados en serie con el suministro de voltaje. El circuito se llama circuito RL en serie.
- Circuito paralelo RL… Cuando la resistencia y el inductor están conectados en paralelo entre sí y es impulsado por fuente de tensiónel circuito así obtenido se llama circuito RL paralelo.
Función de transferencia del circuito RL en serie
A función de transferencia se utiliza para analizar Circuito RL. Se define como la relación entre la salida de un sistema y la entrada de un sistema, en el dominio de Laplace.
Considere un circuito RL en el que la resistencia y el inductor están conectados en serie entre sí.
Que Ven sea el voltaje de la fuente de alimentación de entrada,
VL es el voltaje a través del inductor, L,
VR es el voltaje a través de la resistencia,
y yo soy la corriente que fluye a través del circuito.
Ahora para encontrar la función de transferencia aplicar la regla del voltaje o del divisor de potencial. El divisor de voltaje es la regla más simple usada para determinar el voltaje de salida a través de cualquier elemento en el circuito.
Establece que el voltaje dividido entre las resistencias es en proporción directa a sus respectivos resistencia.
Usando la regla del divisor de voltaje, el voltaje a través del inductor VL es:
El voltaje a través de la resistencia VR es:
La función de transferencia, HL para el inductor es:
De manera similar, la función de transferencia, HR para la resistencia es,
Actual
Como el circuito está en serie, la corriente en la resistencia y en el inductor es la misma y está dada por:
Constante de tiempo en el circuito RL
La constante de tiempo de un Circuito RL se define como el tiempo que tarda la corriente en alcanzar su valor máximo que se ha mantenido durante su tasa de aumento inicial.
La constante de tiempo de un circuito RL en serie es igual a la relación entre el valor del inductor y el valor de la resistencia:
Dónde,
T = constante de tiempo en segundos,
L = inductor en Henry,
R = resistencia en ohmios.
En el circuito RL, debido a la presencia del inductor, la corriente en el circuito no se acumula a un ritmo constante porque el inductor tiene la propiedad de oponerse al cambio de la corriente que fluye a través de él. Así que la tasa de aumento de la corriente es inicialmente rápida, pero se ralentiza a medida que se acerca a su valor máximo. Durante cada constante de tiempo, la corriente se acumula en un 63,2% de su distancia restante. Como se muestra en el gráfico, se necesita una constante de 5 veces para acumular una corriente en el circuito RL.
El circuito RL como filtro
Filtro RL de paso bajo
Considere que un circuito RL está suministrando una fuente de voltaje de frecuencia variable y el voltaje de salida del circuito se toma a través de la resistencia R1. La resistencia R1 es independiente de la frecuencia, pero la reactancia inductiva es directamente proporcional a la frecuencia (como XL = 2fL). A una frecuencia baja o nula (como en el caso de la DC), la reactancia inductiva XL es muy pequeña en comparación con la resistencia porque cuando la frecuencia es baja, la reactancia inductiva también es baja, por lo que actúa como un cortocircuito. Como no hay Caída de tensión a través del inductor el voltaje de salida es casi igual al de entrada tanto en magnitud como en fase y actúa como un filtro de paso bajo. Ahora, cuando la frecuencia aumenta, la reactancia inductiva, XL también aumenta y esto causa un aumento en la magnitud de la caída de voltaje a través del inductor y por lo tanto reduce el voltaje de salida a través de la resistencia. Este aumento de la reactancia inductiva crea un cambio de fase entre el voltaje de entrada y el de salida.
Filtro RL de paso alto
Considere que un circuito RL se alimenta con una fuente de voltaje de frecuencia variable y el voltaje de salida del circuito se toma a través del inductor, L1. A una frecuencia muy baja o nula, la impedancia inductiva es nula, así que el inductor actúa como un cortocircuito y el voltaje de salida a través de él es nulo. A medida que la frecuencia aumenta, la reactancia inductiva también aumenta causando que caiga más voltaje a través de ella y actúa como filtro de paso alto.
