- Wartość szczytowa przebiegu prądu przemiennego
- Chwilowe wartości napięcia i prądu
- Średnia wartość przebiegu prądu przemiennego
- Średnia kwadratowa (RMS) Wartość przebiegu prądu przemiennego
- Form Factor
- Współczynnik szczytu
Te serie obwodów prądu przemiennego zabrały nas w podróż, w trakcie której dyskutowaliśmy o tym, czym naprawdę jest prąd przemienny, jak jest generowany, niektóre historie, koncepcje związane z prądem przemiennym, jego kształt fali, charakterystykę i niektóre właściwości. Dzisiaj zajmiemy się niektórymi terminami i wielkościami związanymi z prądem przemiennym.
Wartość szczytowa przebiegu prądu przemiennego
Jedną z kluczowych właściwości przebiegu prądu przemiennego, poza częstotliwością i okresem, jest amplituda, która reprezentuje maksymalną wartość przebiegu przemiennego lub, jak lepiej wiadomo, wartość szczytową.
Szczyt, jak to słowo oznacza, jest najwyższą wartością osiągniętą przez przebieg prądu przemiennego (lub napięcia) podczas połowy cyklu przebiegu mierzonego od punktu początkowego linii bazowej w punkcie zerowym. To daje nam jedną z głównych różnic między AC i DC, ponieważ sygnały oparte na DC są sygnałami stanu ustalonego, a zatem utrzymują stałą amplitudę, która jest zawsze równa wielkości prądu lub napięcia DC. W czystych falach sinusoidalnych wartość szczytowa jest zawsze taka sama zarówno dla dodatnich, jak i ujemnych półcyklów, które tworzą pełny cykl (+ Vp = -Vp), ale nie dotyczy to innych przebiegów sinusoidalnych typu none używanych do reprezentowania przemiennego prąd, ponieważ różne półcykle mają zwykle różne wartości szczytowe.
Chwilowe wartości napięcia i prądu
Wartość chwilowa napięcia lub prądu przemiennego to wartość prądu lub napięcia w określonej chwili w trakcie cyklu przebiegu.
Rozważ obraz poniżej.
Chwilową wartość napięcia podaje równanie;
V = Vpsin2πFt
Gdzie Vp = wartość napięcia szczytowego
Chwilową wartość prądu uzyskuje się również za pomocą podobnego wyrażenia
I = Ipsin2πFt
Średnia wartość przebiegu prądu przemiennego
Średnia wartość lub średnia wartość prądu przemiennego jest średnią ze wszystkich chwilowych wartości podczas pół cyklu. Jest to stosunek wszystkich wartości chwilowych do liczby wartości chwilowych wybranych podczas pół cyklu.
Średnia wartość przebiegu prądu przemiennego wynika z równania;
Gdzie V1… Vn jest chwilową wartością napięcia podczas półcyklu.
Średnia wartość jest również podana przez równanie;
Vavg = 0,637 * Vp
Gdzie Vp to maksymalna / szczytowa wartość napięcia w tym cyklu.
To samo równanie odnosi się również do prądu i wszystko, co musimy zrobić, to zamienić napięcie w równaniu na prąd.
Średnia wartość fali prądu przemiennego jest mierzona tylko w połowie cyklu z jednego powodu; przy pomiarze w całym cyklu wypadkowa średnia wartość jest zawsze równa zeru, ponieważ średnia wartość dodatniego półcyklu zniweluje wartość ujemnego półcyklu, w wyniku czego wyrażenie oparte na równaniu podanym powyżej da wartość zero.
Średnia kwadratowa (RMS) Wartość przebiegu prądu przemiennego
Pierwiastek kwadratowy z sumy kwadratów średnich wartości prądu przemiennego lub napięcia jest określany jako średnia kwadratowa lub wartość skuteczna napięcia lub prądu. Daje to relacja;
Gdzie i1 to in reprezentuje chwilowe wartości prądu.
Lub
Gdzie Ip jest prądem maksymalnym lub szczytowym.
Ten sam zestaw równań dotyczy napięcia i po prostu musimy w równaniach zastąpić prąd napięciem.
Zaleca się, aby wartości RMS napięcia i prądu były wykorzystywane w jak największym stopniu podczas wykonywania obliczeń związanych z prądem przemiennym, z wyjątkiem wykonywania obliczeń dotyczących średniej mocy. Powodem tego jest fakt, że większość przyrządów pomiarowych (multimetrów) używanych do pomiaru napięcia i prądu przemiennego podaje swoje wyjścia jako wartości skuteczne. Tak więc, w miarę możliwości, aby uniknąć błędów, należy używać Vp tylko do znajdowania Ip i Vrms, aby znaleźć Irms i odwrotnie, ponieważ te wielkości są całkowicie różne od siebie.
Form Factor
Inną wielkością związaną z prądem przemiennym, na którą musimy spojrzeć, jest współczynnik kształtu.
Współczynnik kształtu jest parametrem używanym przy opisywaniu przebiegów prądu przemiennego i jest określany jako stosunek między wartością skuteczną wielkości przemiennej a wartością średnią.
Gdzie Vp jest napięciem szczytowym lub maksymalnym.
Jednym ze sposobów określenia, czy fala sinusoidalna jest czysta, jest współczynnik kształtu, który dla czystej fali sinusoidalnej zawsze da wartość 1,11.
Możemy również wyprowadzić Irms z powyższego równania, takiego jak:
Współczynnik kształtu = (0,707 x Vp) / (0,637 x Vp) 1,11 = Irms / Vavg Irms = 1,11 x Vavg
Innym zastosowaniem współczynników kształtu są multimetry cyfrowe używane do pomiaru prądu lub napięcia przemiennego. Większość z tych mierników jest generalnie skalowana w celu wyświetlenia wartości RMS fal sinusoidalnych, które zostały zaprojektowane, aby uzyskać przez obliczenie średniej wartości i pomnożenie przez współczynnik kształtu sinusoidy (1,11), ponieważ cyfrowe obliczenie wartości może być nieco trudne. wartości skuteczne. Dlatego czasami, w przypadku przebiegów prądu przemiennego, które nie są czysto sinusoidalne, odczyt z multimetru może być nieco niedokładny.
Współczynnik szczytu
Ostatnią wielkością związaną z prądem przemiennym, o której będziemy mówić w tym artykule, jest współczynnik szczytu.
Współczynnik szczytu to stosunek wartości szczytowej prądu przemiennego lub napięcia do średniej kwadratowej przebiegu. Matematycznie wynika to z równania;
Gdzie Vpeak to maksymalna amplituda przebiegu.
W przypadku czystej fali sinusoidalnej, podobnie jak w przypadku współczynnika kształtu, współczynnik szczytu jest zawsze ustalony na 1,414.
Możemy również wyprowadzić Irms z powyższego równania, takiego jak:
1,414 = Vszczyt / (0,707 x Vszczyt) Vrms = V szczyt / 1,414 Vrms = 0,707 x Vszczyt
Współczynnik szczytu jest głównie wskaźnikiem tego, jak wysokie są piki zmiennej wielkości. Na przykład w przypadku prądu stałego współczynnik szczytu jest zawsze równy 1, co wskazuje na brak szczytów w przebiegu prądu stałego.
Jako rodzaj kluczowego punktu poniżej znajduje się tabela przedstawiająca współczynniki kształtu i współczynniki szczytu różnych typów przebiegów używanych do reprezentowania przebiegów prądu przemiennego.
