Come calcolare gli angoli di fase nei circuiti RLC

Di: Davide D.
Tramite: O2O 08/11/2021
Difficoltà: media
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Introduzione

Per un ingegnere elettronico o per chiunque abbia a che fare con circuiti e sistemi complessi, capire a fondo la materia è a dir poco fondamentale; infatti, sia che si tratti di una passione coltivata in privato che di un lavoro, in ogni caso è importante conoscerne le basi. Premesso ciò, se ad esempio si considera un circuito della tipologia RLC ossia quello composto da un resistore che genera resistenza, un conduttore che fa passare la corrente elettrica e un induttore dove la grandezza della tensione e corrente seguono il modello di un'onda sinusoidale tipo seno/coseno, è importante calcolare l'angolo. Quest'ultimo riferito alla fase serve ad indicare la differenza tra le onde di tensione e quelle di corrente. In riferimento a quanto sin qui descritto, vediamo proprio come calcolare gli angoli di fase nei circuiti RLC.

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Occorrente

  • Testi di fisica
  • Tester digitale
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Analizzare i dati a disposizione

Il primo passo da fare per raggiungere l'obiettivo prefissato consiste nell'analizzare i dati a disposizione. Facendo infatti la combinazione di un induttore e di un condensatore, si può notare che l'angolo di fase può variare da -90 gradi fino a 90. Per calcolarlo tuttavia bisogna conoscere la resistenza, l'induttanza, la capacità del condensatore, la frequenza dell'onda e quella angolare della stessa. Ovviamente avendo delle nozioni di fisica e matematica, è possibile ricavare alcune informazioni da formule inverse o dalle varie leggi che sono alla base dell'elettrostatica, elettromagnetismo e magnetismo.

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Determinare il valore di frequenza dell'onda

Se dai dati in possesso si è a conoscenza del valore della frequenza dell'onda sinusoidale, di conseguenza può essere calcolata anche quella angolare. Per fare ciò, dal punto strettamente matematico bisogna moltiplicare rate da 2 pi x = 6.28 per la frequenza angolare. Per esempio, se quest'ultima è 20, sarà:6,28 x 20 Hz = 136 Hz. Successivamente si moltiplica l'induttanza della frequenza angolare per la reattanza induttiva. Nel caso in cui i dati posseduti sono differenti per determinare il valore di frequenza dell'onda, basterà invece applicare il procedimento nel verso opposto.

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Conoscere il valore della reattanza capacitiva

A questo punto per continuare con i calcoli matematici bisogna procedere con la divisione tra i tempi di frequenza angolare e la capacità, in modo da conoscere il valore della reattanza capacitiva. Se entrambe assumono un valore simile, l'angolo di fase corrispondente sarà di 0 gradi. Se ciò non accade, bisogna invece procedere con la sottrazione tra il primo e il secondo risultato ottenuto, tenendo presente che l'unità di misura della reattanza capacitiva è l'Ohm. Premesso ciò, si farà poi, la divisione tra il risultato e la resistenza del circuito.

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Considerare l'impedenza del circuito

Come si è potuto notare in base a quanto sin qui descritto, per calcolare l'angolo di fase di un circuito RLC è necessario avere delle conoscenze di fisica. Più precisamente, si fa riferimento alle funzioni trigonometriche, ai numeri complessi e alle grandezze alternate sinusoidali. Detto ciò, a margine di questa guida per completezza di informazioni vale la pena considerare anche l'impedenza (Z) di un circuito RLC in serie che si oppone al flusso della resistenza del circuito stesso, alla reattanza induttiva XL e a quella capacitiva XC. Se la prima è maggiore della seconda ossia XL > XC, ciò significa che il circuito RLC ha un angolo di fase ritardato, mentre se la reattanza capacitiva è del seguente tipo XC > XL il circuito in oggetto ha invece un angolo di fase iniziale.

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