RLC-Schaltungsrechner

Eine RLC-Schaltung kombiniert einen Widerstand, eine Spule und einen Kondensator in einem Wechselstromnetzwerk. Jedes Bauteil reagiert anders auf Frequenzänderungen. Der Widerstand setzt elektrische Energie in Wärme um und ist im idealen Modell frequenzunabhängig. Der induktive Blindwiderstand steigt gemäß XL = 2πfL mit der Frequenz, während der kapazitive gemäß XC = 1 / (2πfC) sinkt. Ihr Zusammenspiel bestimmt Impedanz, Phasenlage und Frequenzgang der Schaltung. In einer Reihenschaltung fließt durch alle Bauteile derselbe Strom. Der resultierende Blindwiderstand ist XL minus XC. Der Impedanzbetrag ist die Quadratwurzel aus R zum Quadrat plus resultierendem Blindwiderstand zum Quadrat. Ein positiver Phasenwinkel bedeutet induktives Verhalten: Der Strom eilt der Spannung nach. Ein negativer Winkel bedeutet kapazitives Verhalten: Der Strom eilt vor. Der Leistungsfaktor ist der Kosinus dieses Winkels und nähert sich eins, wenn Spannung und Strom phasengleich sind. In einer Parallelschaltung liegt an jedem Zweig dieselbe Spannung. Deshalb werden Leitwert und Blindleitwert zunächst zur Admittanz addiert; deren Kehrwert ergibt die Impedanz. Dieser Rechner setzt ideale Bauteile in drei parallelen Zweigen voraus. Reale Spulen haben einen Wicklungswiderstand, Kondensatoren einen äquivalenten Serienwiderstand. Beide können sich mit Temperatur und Frequenz ändern, weshalb Labormessungen vom idealen Ergebnis abweichen können. Resonanz entsteht, wenn sich induktive und kapazitive Wirkungen aufheben. Die ideale Resonanzfrequenz beträgt 1 / (2π mal Quadratwurzel aus LC) und hängt nicht vom Widerstand ab. Bei Serienresonanz ist die Impedanz minimal und der Strom maximal. Bei Parallelresonanz heben sich ideale Zweigströme auf, und die Gesamtimpedanz erreicht ihr Maximum. Resonanz ist grundlegend für Funkabstimmung, Filter, Oszillatoren, Anpassnetzwerke und frequenzselektive Sensoren. Vergleichen Sie Ergebnisse mit einheitlichen Einheiten. Das Werkzeug nimmt Induktivitäten in Millihenry und Kapazitäten in Mikrofarad entgegen und rechnet intern in SI-Einheiten um. Die Frequenz wird in Hertz und der Widerstand in Ohm eingegeben. Die Ergebnisse eignen sich für Lehrveranstaltungen, Vorentwürfe und die Kontrolle von Handrechnungen. Bei sicherheitskritischer oder hochfrequenter Hardware gehören Bauteiltoleranzen, parasitäre Effekte, Spannungs- und Stromgrenzwerte sowie der gemessene Frequenzgang in die abschließende technische Analyse.