Calculadora de reactancia

La reactancia (X) es la parte puramente imaginaria (desfasada 90 grados) de la impedancia - representa el almacenamiento de energía, no la disipación. La impedancia (Z) es la oposición compleja completa a la corriente, combinando tanto la resistencia R (la parte real, en fase, que disipa energía en forma de calor) como la reactancia X (la parte imaginaria, a 90 grados). La relación es Z = R + jX para un circuito serie, y la magnitud es |Z| = √(R² + X²). Una bobina pura tiene Z = jXL; un condensador puro tiene Z = -jXC; una bobina real con resistencia de bobinado r tiene Z = r + jXL. La reactancia hace que la tensión y la corriente estén desfasadas; la resistencia hace que estén en fase.

En notación fasorial (de números complejos), a la reactancia inductiva se le asigna un valor imaginario positivo (+jXL) porque la tensión en una bobina adelanta a la corriente en 90 grados. La reactancia capacitiva es imaginaria negativa (-jXC) porque la tensión en un condensador se retrasa respecto a la corriente en 90 grados. Este convenio de signos garantiza que, cuando un condensador y una bobina están en serie, sus reactancias se restan: Xnet = XL - XC. En resonancia se cancelan exactamente, dejando solo la resistencia serie, y la impedancia es mínima. El convenio no es una "oposición negativa" física - es una herramienta contable para llevar la cuenta de los ángulos de fase en el análisis de circuitos.

En la frecuencia de resonancia f₀ = 1 ÷ (2π√(LC)), las reactancias inductiva y capacitiva son iguales en magnitud y opuestas en signo, por lo que se cancelan: XL = XC y Xnet = 0. Para un circuito RLC serie, la impedancia total se reduce solo a la resistencia serie R - la impedancia es mínima y la corriente es máxima para una tensión aplicada dada. La tensión en la bobina y en el condensador puede ser, cada una, Q veces mayor que la tensión de la fuente, algo que se aprovecha en filtros paso banda y osciladores. Para un circuito RLC paralelo, el comportamiento se invierte: la impedancia es máxima en resonancia y la corriente de la fuente es mínima, mientras que internamente circulan grandes corrientes entre L y C.

El efecto pelicular es la tendencia de la corriente alterna de alta frecuencia a circular cerca de la superficie del conductor en lugar de por toda la sección transversal, reduciendo de forma efectiva el área conductora y aumentando la resistencia. Para un conductor de cobre, la profundidad de penetración a 10 kHz es de unos 0.66 mm; a 1 MHz se reduce a 0.066 mm. Esto significa que un hilo de cobre de 1 mm de diámetro se comporta como un conductor mucho más fino y de mayor resistencia a frecuencias de radio - la resistencia de CA puede ser de cinco a diez veces la resistencia de CC. La resistencia serie equivalente (ESR) en los condensadores representa un efecto similar más las pérdidas en el dieléctrico, y hace que los condensadores se calienten en condiciones de alta corriente de rizado. Ambos efectos reducen el factor Q de un circuito resonante y deben medirse con un analizador de impedancia a la frecuencia de interés en lugar de estimarse a partir de la resistencia de CC.

Una bobina real tiene capacidad parásita entre las espiras de su bobinado. Esta capacidad distribuida forma un circuito LC paralelo con la propia inductancia, creando una frecuencia de autorresonancia (SRF) por encima de la cual el componente se comporta como un condensador en lugar de como una bobina. Para una típica bobina de choque de RF con terminales de 10 mH, la SRF podría ser de 5-20 MHz; para una bobina de montaje superficial de 1 µH podría ser de 200-800 MHz. Operar una bobina por encima de su SRF anula su propósito - presentará reactancia capacitiva en lugar de inductiva. La SRF se especifica en las hojas de datos de las bobinas de alta frecuencia y debe comprobarse al diseñar circuitos de RF o convertidores de potencia de alta frecuencia.