- Μέγιστη τιμή μιας κυματομορφής εναλλασσόμενου ρεύματος
- Στιγμιαίες τιμές τάσης και ρεύματος
- Μέση τιμή κυματομορφής AC
- Τιμή Root Mean Square (RMS) μιας κυματομορφής AC
- Παράγοντας μορφής
- Παράγοντας Crest
Αυτές οι σειρές κυκλωμάτων AC μας έχουν οδηγήσει σε ένα ταξίδι που μας έχει δει να συζητάμε για το τι πραγματικά είναι το AC, πώς δημιουργείται, μερικές ιστορίες, έννοιες πίσω από το AC, τη κυματομορφή του, τα χαρακτηριστικά και κάποιες ιδιότητες. Σήμερα θα εξετάσουμε ορισμένους όρους και ποσότητες που σχετίζονται με το εναλλασσόμενο ρεύμα.
Μέγιστη τιμή μιας κυματομορφής εναλλασσόμενου ρεύματος
Μία από τις βασικές ιδιότητες μιας κυματομορφής εναλλασσόμενου ρεύματος, εκτός από τη συχνότητα και την περίοδο, είναι το πλάτος που αντιπροσωπεύει τη μέγιστη τιμή μιας εναλλασσόμενης κυματομορφής ή ως πιο γνωστή, την τιμή αιχμής.
Κορυφή όπως δηλώνει η λέξη, είναι η υψηλότερη τιμή που επιτυγχάνεται από μια κυματομορφή εναλλασσόμενου ρεύματος (ή τάσης) κατά τη διάρκεια ενός μισού κύκλου της κυματομορφής που μετράται από το σημείο εκκίνησης της γραμμής βάσης στο μηδέν. Αυτό μας δίνει μια από τις μεγαλύτερες διαφορές μεταξύ AC και DC καθώς τα σήματα που βασίζονται σε DC είναι σήματα σταθερής κατάστασης, έτσι διατηρούν ένα σταθερό πλάτος που είναι πάντα ίσο με το μέγεθος του ρεύματος DC ή της τάσης. Στα καθαρά ημιτονοειδή κύματα, η τιμή κορυφής είναι πάντα η ίδια τόσο για τους θετικούς όσο και για τους αρνητικούς μισούς κύκλους που κάνει έναν πλήρη κύκλο (+ Vp = -Vp), αλλά αυτό δεν ισχύει για άλλες ημιτονοειδείς κυματομορφές που χρησιμοποιούνται για την αναπαράσταση των εναλλασσόμενων τρέχουσα, καθώς διαφορετικοί μισοί κύκλοι τείνουν να έχουν διαφορετικές τιμές αιχμής.
Στιγμιαίες τιμές τάσης και ρεύματος
Η Στιγμιαία τιμή μιας εναλλασσόμενης τάσης ή ρεύματος είναι η τιμή του ρεύματος ή της τάσης σε μια συγκεκριμένη στιγμή του χρόνου κατά τη διάρκεια του κύκλου της κυματομορφής.
Εξετάστε την παρακάτω εικόνα.
Η Στιγμιαία τιμή της τάσης δίνεται από την εξίσωση.
V = Vpsin2πFt
Όπου Vp = τιμή της μέγιστης τάσης
Η στιγμιαία τιμή του ρεύματος λαμβάνεται επίσης με μια παρόμοια έκφραση
I = Ipsin2πFt
Μέση τιμή κυματομορφής AC
Η μέση τιμή ή η μέση τιμή ενός εναλλασσόμενου ρεύματος είναι ο μέσος όρος όλων των στιγμιαίων τιμών κατά τη διάρκεια ενός μισού κύκλου. Είναι η αναλογία όλων των στιγμιαίων τιμών προς τον αριθμό των στιγμιαίων τιμών που επιλέχθηκαν κατά τη διάρκεια ενός μισού κύκλου.
Η μέση τιμή μιας κυματομορφής AC δίνεται από την εξίσωση.
Όπου V1… Vn είναι η στιγμιαία τιμή της τάσης κατά τη διάρκεια του μισού κύκλου.
Η μέση τιμή δίνεται επίσης από την εξίσωση.
Vavg = 0,637 * Vp
Όπου Vp είναι η μέγιστη / μέγιστη τιμή τάσης σε αυτόν τον κύκλο.
Αυτή η ίδια εξίσωση ισχύει και για το ρεύμα και το μόνο που πρέπει να κάνουμε είναι να ανταλλάξουμε Τάση στην εξίσωση για Ρεύμα.
Η μέση τιμή ενός κύματος AC μετριέται μόνο κατά τη διάρκεια ενός μισού κύκλου για έναν μοναδικό λόγο. Όταν μετριέται σε έναν πλήρη κύκλο, η προκύπτουσα μέση τιμή είναι πάντα ίση με το μηδέν, επειδή η μέση τιμή του θετικού μισού κύκλου θα ακυρώσει εκείνη του αρνητικού μισού κύκλου και ως αποτέλεσμα η έκφραση που βασίζεται στην εξίσωση που δίνεται παραπάνω θα αξιολογηθεί στο μηδέν.
Τιμή Root Mean Square (RMS) μιας κυματομορφής AC
Η τετραγωνική ρίζα του αθροίσματος των τετραγώνων των μέσων τιμών εναλλασσόμενου ρεύματος ή τάσης αναφέρεται ως η μέση τιμή τετραγώνου ρίζας ή η τιμή RMS της τάσης ή του ρεύματος. Δίνεται από τη σχέση.
Όπου το i1 αντιπροσωπεύει στιγμιαίες τιμές ρεύματος.
Ή
Όπου Ip είναι το μέγιστο ή μέγιστο ρεύμα.
Το ίδιο σύνολο εξισώσεων ισχύει για την τάση και πρέπει απλώς να αντικαταστήσουμε το ρεύμα με την τάση στις εξισώσεις.
Συνιστάται οι τιμές RMS της τάσης και του ρεύματος να χρησιμοποιούνται όσο το δυνατόν περισσότερο όταν πραγματοποιείτε υπολογισμούς που σχετίζονται με εναλλασσόμενο ρεύμα, εκτός εάν εκτελούνται υπολογισμοί που σχετίζονται με τη μέση ισχύ. Ο λόγος για αυτό είναι το γεγονός ότι τα περισσότερα όργανα μέτρησης (πολλαπλά μέτρα) που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση εναλλασσόμενης τάσης και ρεύματος δίνουν τις εξόδους τους ως τιμές rms. Έτσι, όσο το δυνατόν περισσότερο για την αποφυγή σφαλμάτων, πρέπει κανείς να χρησιμοποιεί το Vp μόνο για να βρει Ip και Vrms για να βρει Irms και αντίστροφα, καθώς αυτές οι ποσότητες είναι εντελώς διαφορετικές μεταξύ τους.
Παράγοντας μορφής
Μια άλλη ποσότητα που σχετίζεται με ένα εναλλασσόμενο ρεύμα που πρέπει να εξετάσουμε είναι ο παράγοντας μορφής.
Ο συντελεστής μορφής είναι μια παράμετρος που χρησιμοποιείται για την περιγραφή κυματομορφών AC και δίνει από την αναλογία μεταξύ της τιμής RMS της εναλλασσόμενης ποσότητας και της μέσης τιμής.
Όπου Vp είναι η μέγιστη ή μέγιστη τάση.
Ένας από τους τρόπους προσδιορισμού εάν ένα ημιτονοειδές κύμα είναι καθαρή είναι μέσω του παράγοντα μορφής, η οποία για ένα καθαρό κύμα ημιτόνου θα δίνουν πάντα μια τιμή 1,11.
Μπορούμε επίσης να παράγουμε Irms από την παραπάνω εξίσωση όπως:
Συντελεστής μορφής = (0,707 x Vp) / (0,637 x Vp) 1,11 = Irms / Vavg Irms = 1,11 x Vavg
Μια άλλη εφαρμογή παραγόντων μορφής βρίσκεται σε ψηφιακά πολύμετρα που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση εναλλασσόμενου ρεύματος ή τάσης. Οι περισσότεροι από αυτούς τους μετρητές είναι γενικά κλιμακούμενοι για να εμφανίσουν την τιμή RMS των ημιτονοειδών κυμάτων που έχουν σχεδιαστεί για να λάβουν υπολογίζοντας τη μέση τιμή και πολλαπλασιάζοντας τον παράγοντα μορφής ενός ημιτονοειδούς (1,11), καθώς μπορεί να είναι λίγο δύσκολο να υπολογιστεί ψηφιακά το τιμές rms. Έτσι, κατά καιρούς, για κυματομορφές AC που δεν είναι καθαρές ημιτονοειδείς, η ανάγνωση από ένα πολύμετρο μπορεί να είναι λίγο ανακριβής.
Παράγοντας Crest
Η τελευταία ποσότητα που σχετίζεται με το εναλλασσόμενο ρεύμα για το οποίο θα μιλήσουμε σε αυτό το άρθρο είναι ο παράγοντας Crest.
Ο παράγοντας κορυφής είναι ο λόγος της μέγιστης τιμής ενός εναλλασσόμενου ρεύματος ή τάσης προς το μέσο τετράγωνο ρίζας της κυματομορφής. Μαθηματικά, δίνεται από την εξίσωση.
Όπου το Vpeak είναι το μέγιστο πλάτος της κυματομορφής.
Για ένα καθαρό ημιτονοειδές κύμα, παρόμοιο με τον παράγοντα μορφής, ο συντελεστής κορυφής καθορίζεται πάντα στα 1.414.
Μπορούμε επίσης να παράγουμε Irms από την παραπάνω εξίσωση όπως:
1,414 = Vpeak / (0,707 x Vpeak) Vrms = V κορυφή / 1,414 Vrms = 0,707 x Vpeak
Ο παράγοντας κορυφής είναι κυρίως μια ένδειξη για το πόσο υψηλές είναι οι κορυφές μιας εναλλασσόμενης ποσότητας. Στο συνεχές ρεύμα, για παράδειγμα, ο παράγοντας κορυφής είναι πάντα ίσος με 1 που αποτελεί ένδειξη της έλλειψης κορυφών στη κυματομορφή ενός συνεχούς ρεύματος.
Το να χρησιμεύσετε ως ένα από τα βασικά σημεία παρακάτω είναι ένας πίνακας που δείχνει τους παράγοντες μορφής και τους παράγοντες κορυφής διαφορετικού τύπου κυματομορφών που χρησιμοποιούνται για την αναπαράσταση κυματομορφών AC.
