RLC-Impedanz- und Phasenwinkelrechner

RLC-Impedanz- und Phasenwinkelrechner | Kostenloses Online-Tool | Elysia Tools

Leitfaden zur Tool-Nutzung

Erfahren Sie, wann dieses Tool passt, was es unterstützt und wie Nutzer es anwenden.

Wichtige Fakten

Kategorie: Math & Numbers
Eingabetypen: select, number, checkbox
Ausgabetyp: json
Sample-Abdeckung: 4
API bereit: Ja

Überblick

Der RLC-Impedanz- und Phasenwinkelrechner berechnet präzise die komplexe Impedanz, den Betrag sowie den Phasenwinkel für RLC-Reihen- und Parallelschaltungen. Durch die Unterstützung beliebiger Kombinationen aus Widerstand, Induktivität und Kapazität sowie einer optionalen Frequenz-Sweep-Funktion lassen sich Wechselstromkreise schnell analysieren und Frequenzgänge auswerten.

Wann verwenden

Zur schnellen Berechnung von Blindwiderständen und der Gesamtimpedanz einer RLC-Schaltung bei einer bestimmten Betriebsfrequenz.
Zur Analyse des Frequenzverhaltens von Filtern oder Schwingkreisen mittels eines linearen Frequenz-Sweeps.
Zur Bestimmung des Phasenwinkels zwischen Strom und Spannung in Wechselstromnetzwerken für die Leistungsfaktor-Korrektur.

So funktioniert es

1Wählen Sie die gewünschte Schaltungstopologie (Reihe oder Parallel) und geben Sie die Werte für Widerstand (R), Induktivität (L) und Kapazität (C) ein.
2Tragen Sie die Betriebsfrequenz ein oder aktivieren Sie die Option 'Frequenz-Sweep', um einen Frequenzbereich mit Start- und Endwert sowie der Anzahl der Messpunkte festzulegen.
3Der Rechner ermittelt die induktiven und kapazitiven Blindwiderstände sowie die Real- und Imaginärteile der komplexen Impedanz.
4Als Ergebnis erhalten Sie den Gesamtimpedanz-Betrag |Z|, den Phasenwinkel in Grad sowie die detaillierten Werte für jeden Sweep-Punkt.

Anwendungsfälle

Dimensionierung und Analyse von passiven RLC-Tiefpass-, Hochpass- oder Bandpassfiltern in der Audiotechnik.
Berechnung der Resonanzfrequenz und des Impedanzverlaufs von Schwingkreisen in der Hochfrequenztechnik.
Bestimmung der Phasenverschiebung zur Auslegung von Kompensationsanlagen in der Energietechnik.

Beispiele

1. RLC-Reihenschaltung bei Netzfrequenz

Elektroingenieur

Hintergrund

Ein Ingenieur muss die Gesamtimpedanz und den Phasenwinkel einer RLC-Reihenschaltung bei einer Standard-Netzfrequenz von 50 Hz bestimmen.

Aufgabe

Die manuelle Berechnung der Blindwiderstände und der komplexen Impedanz für R=100 Ω, L=0,1 H und C=10 µF ist fehleranfällig.

Verwendung

Wählen Sie die Topologie 'Reihe', geben Sie R=100, L=0.1, C=0.00001 und die Frequenz=50 ein. Deaktivieren Sie den Frequenz-Sweep.

topology: series, R: 100, L: 0.1, C: 0.00001, frequency: 50, sweepEnable: false

Ergebnis

Der Rechner liefert eine Impedanz von |Z| ≈ 303,82 Ω und einen Phasenwinkel von φ ≈ -70,78°, da der kapazitive Blindwiderstand überwiegt.

2. Frequenz-Sweep einer RLC-Parallelschaltung

Physikstudent

Hintergrund

Für ein Laborprotokoll soll das Impedanzverhalten einer Parallelschaltung im Frequenzbereich von 50 Hz bis 200 Hz untersucht werden.

Aufgabe

Die manuelle Berechnung mehrerer Frequenzpunkte zur Erstellung einer Kurve ist extrem zeitaufwendig.

Verwendung

FAQ

Kann ich den Rechner auch nutzen, wenn ich nur ein L und ein C ohne R habe?

Ja, Sie müssen nicht alle drei Komponenten angeben. Es genügt, mindestens einen Wert für R, L oder C einzutragen, um die Impedanz zu berechnen.

Wie unterscheidet sich die Berechnung bei einer Parallelschaltung?

Bei der Parallelschaltung werden die Kehrwerte der Impedanzen (Admittanzen) addiert, um die Gesamtimpedanz zu bestimmen, während bei der Reihenschaltung die Impedanzen direkt addiert werden.

Was bewirkt die Option 'Frequenz-Sweep'?

Sie berechnet die Impedanzwerte für mehrere Frequenzpunkte in einem definierten Bereich, um das Frequenzverhalten der Schaltung darzustellen.

In welchen Einheiten müssen die Werte eingegeben werden?

Der Widerstand R wird in Ohm (Ω), die Induktivität L in Henry (H), die Kapazität C in Farad (F) und die Frequenz in Hertz (Hz) angegeben.

Wie wird der Phasenwinkel berechnet?

Der Phasenwinkel φ wird über die Arkustangens-Funktion (atan2) aus dem Imaginärteil (Blindwiderstand) und dem Realteil (Wirkwiderstand) der Impedanz ermittelt.

topology: parallel, R: 100, L: 0.05, C: 0.0001, frequency: 100, sweepEnable: true, sweepStart: 50, sweepEnd: 200, sweepPoints: 4

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Beispiele

1. RLC-Reihenschaltung bei Netzfrequenz

2. Frequenz-Sweep einer RLC-Parallelschaltung

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