Mạch RL nối tiếp
Một đoạn mạch chứa điện trở thuần R ôm nối tiếp với cuộn dây có độ tự cảm thuần L (Henry) được gọi là đoạn mạch RL nối tiếp . Khi đặt một nguồn điện xoay chiều có hiệu điện thế V thì dòng điện I chạy trong mạch.
Vì vậy, I R và I L sẽ là dòng điện chạy trong điện trở và cuộn cảm tương ứng, nhưng lượng dòng điện chạy qua cả hai phần tử sẽ giống như chúng được mắc nối tiếp với nhau. Sơ đồ mạch của RL Series Circuit được hiển thị dưới đây:
Ở đây,
- V R – điện áp trên điện trở R
- V L – điện áp trên cuộn cảm L
- V – Tổng hiệu điện thế của đoạn mạch
Sơ đồ Phasor của mạch RL Series
Sơ đồ phasor của mạch RL Series được hiển thị bên dưới:
Các bước để vẽ Sơ đồ Phasor của mạch RL Series
Các bước sau được đưa ra dưới đây được thực hiện để vẽ sơ đồ phasor từng bước:
- Tôi hiện tại được lấy làm tài liệu tham khảo.
- Điện áp rơi trên điện trở V R = I R được vẽ cùng pha với dòng điện I.
- Điện áp giảm qua cuộn cảm V L = IX L kéo trước dòng điện I. Khi dòng điện trễ pha điện áp một góc 90 độ trong đoạn mạch thuần cảm.
- Tổng vectơ của hai hiệu điện thế giảm V R và V L bằng hiệu điện thế V đặt vào.
Bây giờ,
Trong tam giác vuông OAB
V R = I R và V L = IX L trong đó X L = 2πfL
Ở đây
Z là tổng đối kháng cung cấp cho dòng điện xoay chiều của một mạch RL Series và được gọi là trở kháng của mạch. Nó được đo bằng ohms (Ω).
Góc pha
Trong mạch RL Series, dòng điện trễ hơn điện áp một góc 90 độ được gọi là góc pha. Nó được cho bởi phương trình:
Nguồn trong mạch RL Series
Nếu hiệu điện thế xoay chiều đặt qua đoạn mạch được cho bởi phương trình:
Phương trình của dòng điện I được cho là:
Khi đó công suất tức thời được cho bởi phương trình:
Đưa giá trị của v và i từ phương trình (1) và (2) vào phương trình (3) ta được
Công suất trung bình tiêu thụ trong đoạn mạch trong một chu kỳ hoàn toàn được cho bởi công thức dưới đây: Trong đó cosϕ được gọi là hệ số công suất của đoạn mạch.
Hệ số công suất được định nghĩa là tỷ số giữa cảm kháng và tổng trở của một đoạn mạch xoay chiều.
Đưa giá trị của V và cosϕ từ phương trình (4) thì giá trị của lũy thừa sẽ là:
Từ phương trình (5) có thể kết luận rằng cuộn cảm không tiêu thụ một công suất nào trong mạch.
Dạng sóng và đường cong công suất của mạch dòng RL
Dạng sóng và đường cong công suất của mạch nối tiếp RL được hiển thị dưới đây:
Các điểm khác nhau trên đường cong công suất thu được bằng tích của điện áp và dòng điện.
Nếu bạn phân tích kỹ đường cong, người ta thấy rằng công suất là âm giữa góc 0 và ϕ và giữa 180 độ và (180 + ϕ) và trong phần còn lại của chu kỳ, công suất là dương. Dòng điện làm trễ điện áp và do đó chúng không cùng pha với nhau.