Calculadora de impedancia y ángulo de fase en CA (RLC en serie y paralelo)

¿Qué es la impedancia?

La impedancia (Z) es la oposición total de un circuito a la corriente alterna. En una resistencia, la caída de tensión está en fase con la corriente. Una bobina o un condensador almacena energía y la devuelve, por lo que su tensión está desfasada 90 grados respecto a la corriente. La reactancia expresa esta oposición en ohmios:

• Reactancia inductiva: X_L = 2π × f × L (aumenta con la frecuencia)
• Reactancia capacitiva: X_C = 1 / (2π × f × C) (disminuye con la frecuencia)

Circuito en serie

Para R, L y C en serie, Z = √(R² + (X_L − X_C)²) y φ = arctan((X_L − X_C) / R). Si X_L es mayor, el circuito es inductivo y la corriente se atrasa respecto a la tensión. Si X_C es mayor, es capacitivo y la corriente se adelanta.

Circuito en paralelo

En paralelo se suman las admitancias: |Y| = √((1/R)² + (1/X_C − 1/X_L)²) y |Z| = 1 / |Y|. La rama con menor reactancia conduce más corriente, por lo que el circuito es inductivo cuando X_L es la menor.

Ejemplo

Considera una resistencia de 40 Ω, una bobina de 40 mH y un condensador de 100 µF en serie a una frecuencia angular de 1000 rad/s. X_L = 1000 × 0,04 = 40 Ω y X_C = 1 / (1000 × 0,0001) = 10 Ω. La reactancia neta es de 30 Ω, la impedancia es √(40² + 30²) = 50 Ω, el ángulo de fase es de 36,87 grados y el factor de potencia es de 0,8. Con 100 V aplicados, la corriente es de 2 A, la potencia activa de 160 W, la reactiva de 120 var y la aparente de 200 VA.

Potencias

La potencia activa (P) se disipa solo en la resistencia. La potencia reactiva (Q) se intercambia entre la fuente y la bobina o el condensador. La potencia aparente (S) es su suma vectorial: S² = P² + Q². El factor de potencia es cos φ = P / S.

Límites

La herramienta corresponde a circuitos en régimen permanente con componentes ideales y una fuente sinusoidal de una sola frecuencia. No resuelve conexiones mixtas en un paso, solo serie puro o paralelo puro. Para la frecuencia de resonancia, el factor de calidad y el ancho de banda, usa la calculadora de resonancia RLC.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula la impedancia de un circuito en paralelo?

Por ejemplo, unas ramas en paralelo de 30 Ω, 200 mH y 100 µF a 50 Hz tienen una impedancia de 27,2 Ω. Suma sus admitancias e invierte el módulo, suponiendo componentes ideales en régimen sinusoidal permanente, sin armónicos ni pérdidas en los componentes.

Calcular con estos valores