6. Circuit paral·lel

Per fer els càlculs tan en els circuits sèrie com els paral·lel també s'aplica la llei d'Ohm però com sempre considerant que són vectors.

RLC paral·lel

La tensió es la mateixa per tots els elements         U with rightwards arrow on top equals epsilon with rightwards arrow on top equals stack U subscript R with rightwards arrow on top equals stack U subscript L with rightwards arrow on top equals stack U subscript C with rightwards arrow on top

Els corrents se sumen                                                 I with rightwards arrow on top equals stack I subscript R with rightwards arrow on top plus stack I subscript L with rightwards arrow on top plus stack I subscript C with rightwards arrow on top

Es compleix la llei d'Ohm                                            epsilon with rightwards arrow on top equals Z with rightwards arrow on top times I with rightwards arrow on top  

Per determinar el modul i angle de Z with rightwards arrow on top ho podem fer sumant les funcions inverses:

La conductància (G with rightwards arrow on top) que és la inversa de la resistència (R with rightwards arrow on top).

L'admitància (Y with rightwards arrow on top) que és la inversa de la impedància (Z with rightwards arrow on top).

La susceptància open parentheses stack B subscript L with rightwards arrow on top space o space stack B subscript C with rightwards arrow on top close parentheses que són les inverses de la reactàncies open parentheses stack X subscript L space with rightwards arrow on top o space stack X subscript C with rightwards arrow on top close parentheses

La unitat de mesura de la conductància, l'admitància i la susceptància és el siemens (S).       space text S end text space equals space fraction numerator 1 over denominator text Ω end text end fraction

Per tant:

fraction numerator 1 over denominator Z with rightwards arrow on top end fraction equals fraction numerator 1 over denominator R with rightwards arrow on top end fraction plus fraction numerator 1 over denominator stack X subscript L with rightwards arrow on top end fraction plus fraction numerator 1 over denominator stack X subscript C with rightwards arrow on top end fraction space space space space rightwards double arrow space space space space Y with rightwards arrow on top equals G with rightwards arrow on top plus stack B subscript L with rightwards arrow on top plus stack B subscript C with rightwards arrow on top

De totes formes, fer el càlcul de la impedància amb les funcions inverses és una mica feixuc. Per aquest motiu utilitzem un camí més senzill a partir dels corrents que circulen per cada branca del circuit paral·lel.

stack I subscript R with rightwards arrow on top equals fraction numerator U with rightwards arrow on top over denominator R with rightwards arrow on top end fraction               stack I subscript L with rightwards arrow on top equals fraction numerator U with rightwards arrow on top over denominator stack X subscript L with rightwards arrow on top end fraction               stack I subscript C with rightwards arrow on top equals fraction numerator U with rightwards arrow on top over denominator stack X subscript C with rightwards arrow on top end fraction

I with rightwards arrow on top equals stack I subscript R with rightwards arrow on top plus stack I subscript L with rightwards arrow on top plus stack I subscript C with rightwards arrow on top space equals space space stack I subscript R with rightwards arrow on top plus stack I subscript X with rightwards arrow on top

Com que  stack I subscript L with rightwards arrow on top i stack I subscript C with rightwards arrow on top son dos vectors en sentit contrari, per fer la suma restarem el modul dels vectors i l'angle serà el de més valor (90º o -90º).

Finalment podem determinar la impedància.

Z with rightwards arrow on top equals fraction numerator U with rightwards arrow on top over denominator I with rightwards arrow on top end fraction


Consideracions per resoldre problemes

  • S'ha de vigilar si ens donen el valor de la bobina (L ) i/o condensador (C ) o la impedància (XL o XC )
  • L'angle de les impedàncies XL és de 90º i de les XC és de -90º. La de R val 0º
  • En un circuit sèrie la U with rightwards arrow on top està en fase φ = 0º
  • El corrent I with rightwards arrow on top està endarrerit o avançat respecte a U with rightwards arrow on top en funció que predomini XL o XC. Les bobines l'endarrereixen i els condensadors l'avancen .
  • Quan és multipliquen dos vectors (expressats com mòdul-argument) el mòdul es multiplica i l'argument se suma. Si s'han de dividir, el mòdul es divideix i l'argument es resta.
          X subscript a º end subscript times Y subscript b º end subscript equals open parentheses X times Y close parentheses subscript open parentheses a plus b close parentheses º end subscript               X subscript a º end subscript over Y subscript b º end subscript equals open parentheses X over Y close parentheses subscript open parentheses a minus b close parentheses º end subscript
  • Els problemes no sempre tenen perquè solucionar-se amb l'ordre de les preguntes.
  • Els llibres no acostumen a posar el símbol de vector sobre les variables per problemes tipogràfics.

Exemple 1

Un circuit paral·lel compost per una resistència R = 8 Ω, una bobina XL = 5 Ω i un condensador XC = 11 Ω està connectat a 12 V 50 Hz.

Calculeu:

La impedància i l'admitància total
El corrent en cada un dels elements
El corrent total

Un cop determinats els corrents, dibuixeu el diagrama d'intensitats


Tot i que primer ens demani la impedància i l'admitància començarem calculant els corrents i dibuixant el gràfic.

stack I subscript R with rightwards arrow on top equals fraction numerator U with rightwards arrow on top over denominator R with rightwards arrow on top end fraction equals fraction numerator 12 subscript space 0 º end subscript over denominator 8 space subscript 0 º end subscript end fraction equals 1 comma 5 subscript space 0 º end subscript space text A end text

stack I subscript L with rightwards arrow on top equals fraction numerator U with rightwards arrow on top over denominator stack X subscript L with rightwards arrow on top end fraction equals fraction numerator 12 space subscript 0 º end subscript over denominator 5 space subscript 90 º end subscript end fraction equals 2 comma 4 space subscript negative 90 º end subscript space text A end text

stack I subscript C with rightwards arrow on top equals fraction numerator U with rightwards arrow on top over denominator stack X subscript C with rightwards arrow on top end fraction equals fraction numerator 12 space subscript 0 º end subscript over denominator 11 space subscript negative 90 º end subscript end fraction equals 1 comma 091 space subscript plus 90 º end subscript space text A end text

I with rightwards arrow on top equals stack I subscript R with rightwards arrow on top plus stack I subscript X with rightwards arrow on top equals 1 comma 5 space subscript 0 º end subscript plus open vertical bar 2 comma 4 minus 1 comma 091 close vertical bar subscript negative 90 º end subscript equals 1 comma 5 space subscript 0 º end subscript plus 1 comma 309 subscript negative 90 º end subscript text  A end text

diagrama intensitat

Z with rightwards arrow on top equals fraction numerator U with rightwards arrow on top over denominator I with rightwards arrow on top end fraction equals fraction numerator 12 space subscript 0 º end subscript over denominator 1 comma 855 space subscript negative 41 comma 11 º end subscript end fraction equals 6 comma 469 space subscript 41 comma 11 º end subscript space text Ω end text

G with rightwards arrow on top equals fraction numerator 1 over denominator Z with rightwards arrow on top end fraction equals fraction numerator 1 over denominator 6 comma 469 subscript space 41 comma 11 end subscript º end fraction equals 0 comma 1546 subscript space minus 41 comma 11 º end subscript space text S end text