مدار RL سری (Series RL Circuit)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
مدار RL سری (Series RL Circuit) :
مدار RL سری (Series RL Circuit) یک مدار مرتبه اول است که از اتصال سری یک مقاومت (R) و یک سلف (L) به یک منبع تغذیه تشکیل می شود. این مدار پایه ای برای درک رفتار سلف ها در برابر تغییرات جریان است. معادله دیفرانسیل حاکم بر آن به صورت زیر است:
\[ V = Ri(t) + L\frac{di(t)}{dt} \]پاسخ به ولتاژ پله DC: اگر یک ولتاژ DC پله ای (V) به مدار اعمال شود، جریان نمی تواند به طور آنی به مقدار نهایی خود
\[ V/R \]برسد. سلف در ابتدا مانند یک مدار باز عمل می کند و با گذشت زمان، جریان به صورت نمایی افزایش می یابد. رابطه جریان بر حسب زمان:
\[ i(t) = \frac{V}{R}(1 - e^{-t/\tau}) \]که در آن
\[ \tau = L/R \]ثابت زمانی مدار است. پس از مدت
\[ 5\tau \]، جریان به ۹۹٪ مقدار نهایی خود می رسد.
پاسخ به جریان DC قطع: اگر منبع تغذیه به طور ناگهانی قطع شود، جریان سلف نمی تواند بلافاصله صفر شود. انرژی ذخیره شده در سلف به صورت یک ولتاژ القایی زیاد (برای حفظ جریان) تخلیه می شود. این ولتاژ می تواند باعث جرقه در کلیدها شود. جریان در این حالت نیز به صورت نمایی کاهش می یابد:
\[ i(t) = I_0 e^{-t/\tau} \].
پاسخ به منبع AC: در حالت AC، امپدانس مدار به صورت
\[ Z = R + j\omega L \]است. مقدار امپدانس:
\[ |Z| = \sqrt{R^2 + (\omega L)^2} \]و زاویه فاز:
\[ \phi = \arctan(\frac{\omega L}{R}) \]که نشان می دهد جریان به اندازه زاویه φ از ولتاژ عقب تر است (چون سلف دارد).
کاربردها:
⭐ فیلتر پایین گذر: اگر ولتاژ خروجی را از دو سر مقاومت بگیریم، یک فیلتر پایین گذر ساده داریم (فرکانس های پایین به راحتی از مقاومت عبور کرده و تولید ولتاژ می کنند، فرکانس های بالا توسط سلف بلوکه می شوند).
⭐ محدودکننده نرخ تغییر جریان (Current Limiter): در منابع تغذیه و درایوها برای جلوگیری از تغییرات ناگهانی جریان.
⭐ مدل سازی موتورها و رله ها: سیم پیچ این وسایل را می توان با یک مدار RL سری مدل کرد.
