Fator Q em Engenharia Elétrica e Eletrônica

Fator Q em Engenharia Elétrica e Eletrônica

Q Fator em Engenharia Elétrica e Eletrônica

Em um circuito sintonizado, a razão entre reatância e resistência é chamada de fator Q ou fator de qualidade … ou …

O oposto do fator de potência é chamado de fator Q ou fator de qualidade de uma bobina ou sua figura de mérito.

Q Factor =1/ Power Factor=1/Cosθ=Z/R    …    (Onde Power Factor Cosθ =R/Z )

Se R for muito pequeno em relação à Reatância

Então Q fator =Z/R =ωL/R =2πfL / R    …    (ωL/R =2πf)

Além disso, o Fator Q pode ser definido como a razão entre a energia armazenada e a energia dissipada por ciclo em um circuito

Q =2π x (Energia Armazenada/Perda de Potência)

Em um ressonador, Q é a razão entre a energia armazenada no ressonador e a energia fornecida pelo gerador para manter a amplitude do sinal constante

Q =2π (energia máxima armazenada/energia dissipada por ciclo) na bobina.

É bom saber * ¹ :

No sistema elétrico e circuitos, a energia armazenada é a soma das energias armazenadas em indutores e capacitores sem perdas. E a energia perdida é a soma das energias dissipadas em resistores (calor, luz etc) por ciclo

Considerando que;

 O capacitor absorve energia reativa e armazena energia na forma de campo elétrico

Indutor absorve energia reativa e armazena energia na forma de campo magnético

E

O resistor absorve a potência real e se dissipa na forma de calor e luz

Fator Q em puro capacitivo (C) e Circuitos Indutivos Puros (L)

Como sabemos que a potência em circuitos capacitivos e indutivos puros é zero. Assim, o fator de potência do circuito também é zero. Mas o fator “Q” do circuito é o inverso do fator de potência, portanto, o fator “Q” em ambos os circuitos capacitivos puros e indutivos são infinitos (∞).

Fator Q em um Circuito RL em Série

No circuito RL série, impedância (Z) =a reatância indutiva =X_L =2πfL, portanto o fator Qualidade “Q”

=Z/ R → =X_L /R → =2πf_r E/D

Fator Q em um circuito RC em série

No Circuito RC em Série, Impedância (Z) =Reatância Capacitiva =X_{C =} 1/2πfC, portanto o fator de qualidade “Q”

=Z/ R → =X_C /R → =(1/2πf_r C) /R → =1 / 2πf_r CR.

Onde

Z =Impudência =Resistência em Circuitos CA (Z =X_L ² -X_C ² Ω)

R =Resistência em Ω

C =Capacitância em Farads

L =Indutância em Hennery

X_L =reatância indutiva em Ω

X_C =Reatância Capacitiva em Ω

f_r =Frequência de ressonância em Hz

Fator Q de um circuito sintonizado =frequência de ressonância / largura de banda

Q =f_r /B

Q =f_r / (f₂ – f₁ )

Onde

f_r =Frequência de ressonância em Hertz

B =Largura de banda =a diferença entre as frequências superior e inferior em um conjunto contínuo de frequências =B =(f₂ – f₁ )

Fator Q em um Circuito RLC Série ( Circuito de ressonância de entrada de tensão)

Em um circuito RLC série ideal (também em um receptor de radiofrequência sintonizado (TRF)) o ​​fator Qualidade “Q” é

Q =(1/R) x (√ (L/C) =ω₀ E/D

Está claro pela equação acima que quanto maior a resistência da série, menor o fator “Q” do circuito, ou seja, , mais energia perdida e maior largura de banda.

Bom saber* ² : Um alto fator Q do circuito ressonante tem uma largura de banda estreita em comparação com um baixo fator “Q”

Fator Q em um Circuito RLC Paralelo ( Circuito de ressonância de entrada de corrente)

O fator “Q” em um circuito RLC paralelo é apenas o inverso do fator “Q” no circuito RLC em série

Q =R x (√ (C /L) =R /ω₀ eu

Onde

R =Resistência em Ω

C =Capacitância em Farads

L =Indutância em Henry

Está claro pela equação acima que quanto menor a Resistência, maior o fator “Q” do Circuito, ou seja, o menos energia perdida e a largura de banda mais estreita e seria útil em circuitos de projeto de filtro para determinar a largura de banda.

Fator Q em um circuito com impedâncias complicadas

Como discutimos acima, “Em um circuito sintonizado, a razão entre reatância e resistência é chamada de fator Q ou fator de qualidade… Ou

O oposto do fator de potência é chamado de fator Q ou fator de qualidade de uma bobina.

Q Factor =1/ Power Factor=1/Cosθ=Z/R    …    (Onde Power Factor Cosθ =R/Z )”

Estes para; também podemos determinar o fator “Q” de um circuito com impedâncias complicadas se conhecermos o fator de potência do circuito onde

Fator de potência=Cosθ =R/Z   … ou…

A tangente do ângulo de fase (θ) entre corrente e tensão.

Bom saber * ³ :

Um fator Q alto de circuito ressonante tem uma largura de banda estreita em comparação com um fator “Q” baixo

Um fator Q baixo fornece uma banda larga (largura de banda)
Um fator Q alto fornece uma banda estreita (largura de banda pequena)