Calculadora de impedância CA e ângulo de fase (RLC série e paralelo)

O que é impedância?

A impedância (Z) é a oposição total de um circuito à corrente alternada. Em um resistor, a queda de tensão está em fase com a corrente. Um indutor ou capacitor armazena e devolve energia, de modo que sua tensão está defasada de 90 graus em relação à corrente. A reatância é a magnitude dessa oposição em ohms:

• Reatância indutiva: X_L = 2π × f × L (aumenta com a frequência)
• Reatância capacitiva: X_C = 1 / (2π × f × C) (diminui com a frequência)

Circuito em série

Para R, L e C em série, Z = √(R² + (X_L − X_C)²) e φ = arctan((X_L − X_C) / R). Se X_L for maior, o circuito é indutivo e a corrente se atrasa em relação à tensão. Se X_C for maior, o circuito é capacitivo e a corrente se adianta.

Circuito em paralelo

Em paralelo, as admitâncias se somam: |Y| = √((1/R)² + (1/X_C − 1/X_L)²) e |Z| = 1 / |Y|. O ramo com menor reatância conduz mais corrente, portanto o circuito é indutivo quando X_L é menor.

Exemplo

Considere um resistor de 40 Ω, um indutor de 40 mH e um capacitor de 100 µF em série com frequência angular de 1000 rad/s. X_L = 1000 × 0,04 = 40 Ω e X_C = 1 / (1000 × 0,0001) = 10 Ω. A reatância resultante é 30 Ω, a impedância é √(40² + 30²) = 50 Ω, o ângulo de fase é 36,87 graus e o fator de potência é 0,8. Com 100 V aplicados, a corrente é 2 A, a potência ativa 160 W, a reativa 120 var e a aparente 200 VA.

Potências

A potência ativa (P) é dissipada apenas na resistência. A potência reativa (Q) circula entre a fonte e o indutor ou capacitor. A potência aparente (S) é a soma vetorial das duas: S² = P² + Q². O fator de potência é cos φ = P / S.

Limites

A ferramenta considera circuitos em regime permanente com componentes ideais e fonte senoidal de frequência única. Resolve em uma etapa apenas ligações totalmente em série ou totalmente em paralelo. Para frequência de ressonância, fator de qualidade e largura de banda, use a calculadora de ressonância RLC.

Perguntas frequentes

Como calcular a impedância de um circuito em paralelo?

Por exemplo, ramos em paralelo de 30 Ω, 200 mH e 100 µF a 50 Hz têm impedância de 27,2 Ω. Some as admitâncias e inverta a magnitude, considerando componentes ideais em regime permanente senoidal, sem harmônicas ou perdas nos componentes.

Calcular com estes valores