Parametry střídavého napětí – Praktická elektronika
Jak si možná pamatujete z předchozího článku, střídavé napětí je napětí, které se v čase mění. Může se v průběhu času měnit, nebo může být chaotický. Ale také bychom neměli zapomínat, že střídavé napětí má také své speciální parametry.
Průměrná hodnota napětí
Průměrná hodnota střídavého napětí Uср — to je, zhruba řečeno, plocha pod oscilogramem vzhledem k nule za určité časové období. Abychom to pochopili, podívejme se na tento oscilogram.
Jaká je například průměrná hodnota napětí pro tyto dvě půlperiody? V tomto případě nula voltů. proč tomu tak je? Oblasti S1 a S2 jsou stejné. Ale celá podstata je v tom, že oblast S2 se bere se znaménkem mínus. A protože jsou plochy stejné, pak v součtu dávají nulu: S1+(-S2)=S1-S2=0. U nekonečně dlouhého sinusového signálu je průměrná hodnota napětí také nulová.
Totéž platí pro další signály, jako je bipolární meandr. Meandr je pravoúhlý signál, ve kterém jsou doby pauzy a pulsu stejné. V tomto případě bude jeho průměrné napětí také nulové.
Průměrná hodnota usměrněného napětí
Nejčastěji se používá průměrná hodnota usměrněného napětí Ucp. narovnal To znamená, že oblast signálu, která „prorazí podlahu“, se nebere s negativním znaménkem, ale s pozitivním.
průměrná hodnota usměrněného napětí již nebude rovna nule, ale S1+S2=2S1=2S2. Zde sečteme oblasti bez ohledu na jejich znaménko.
V praxi lze průměrnou hodnotu usměrněného napětí snadno získat pomocí diodového můstku. Po usměrnění signálu sinusové vlny bude graf vypadat takto:
Abychom přibližně zjistili, jaké je průměrné usměrněné napětí, stačí zjistit maximální amplitudu sinusového signálu U max a vypočítejte to pomocí vzorce:
RMS napětí
Nejčastěji se používá efektivní napětí nebo to nazývají jinými jmény proud. V literatuře se označuje jednoduše písmenem U. Pro jeho výpočet si nevystačíte s jednoduchým grafem. Root Mean Square — toto je hodnota stejnosměrného napětí, které při průchodu zátěží (řekněme žárovkou) uvolní za stejnou dobu stejné množství energie, jaké by se v této zátěži uvolnilo střídavým napětím. v angličtině RMS napětí se označuje takto: RMS (rms) — střední kvadratická.
Vztah mezi amplitudou a efektivní hodnotou je stanoven prostřednictvím hřebenový faktor Ka:
Zde jsou některé hodnoty faktoru amplitudy Ka pro některé signály střídavého napětí:
Přesnější hodnoty 1,41 a 1,73 jsou √2 a √3.
Jak měřit RMS napětí
Pro správné měření RMS napětí Měli bychom mít multimetr s logem T-RMS. RMS – jak již víte – je střední kvadratická hodnota. Co je to “T” vepředu? Myslím, že si pamatujete, jak bývala móda pro jedno slovo: „pravda“. “Všechna je tak pravdivá. “, “Máš pravdu nebo ne?” atd. pravda – z angličtiny. správně, pravda.
T-RMS tedy znamená True RMS – „skutečná střední kvadratická hodnota“. Můj současný klešťový měřič tento parametr bez problémů změří, protože je na něm logo „T-RMS“.
Udělejme malý experiment. Sestavme obvod takto:
Nastavíme frekvenci na mém čínském generátoru trojúhelníkový signál s frekvencí řekněme 100 Hertzů
A zde je oscilogram tohoto signálu. Níže v červeném rámečku vidíte jeho parametry
A teď otázka: Jaké bude RMS napětí tohoto signálu?
Protože jeden čtverec se rovná 1 Voltu (vidíme to ve spodní části oscilogramu v červeném rámečku), ukazuje se, že amplituda U max Tento trojúhelníkový signál se rovná 4 voltům. Pro výpočet RMS napětí použijeme vzorec:
Takže se podíváme na naši tabulku a najdeme signál, který nás zajímá:
Je nám jedno, zda signál prorazí podlahu nebo ne, hlavní je, že tvar signálu zůstane zachován. Vidíme, že náš amplitudový koeficient Ka= 1,73.
Dosadíme jej do vzorce a vypočítáme střední kvadraturu našeho trojúhelníkového signálu.
Zkontrolujeme pomocí našeho zařízení, zda je to skutečně tak?
Super! A skutečně True RMS.
Stejné napětí měříme pomocí mého čínského multimetru
Lhal mi :-(. Dokáže změřit pouze střední kvadraturu sinusový signál a máme signál trojúhelníkový.
Nejzajímavějším signálem z hlediska výpočtů je bipolární meandr, tedy ten, který „proráží podlahu“.
Jeho amplituda U max, středně narovnaný Uср.выпр. a RMS napětí U rovná se stejné hodnotě. V tomto případě je to 1 Volt.
Zde je malý obrázek, abyste se vyhnuli zmatkům.
- Prům. — průměrná rektifikovaná hodnota signálu. Toto je oblast pod křivkou.
- SKZ — střední kvadratická hodnota napětí. Jak vidíme, pro sinusové signály bude větší než průměrný usměrněný.
- Vrchol. — hodnota amplitudy signálu
- Vrchol-vrchol. — amplituda nebo dvojitá amplituda. Nebo jinými slovy, amplituda od vrcholu k vrcholu.
Co tedy ukazuje multimetr při měření střídavého napětí? Neukazuje amplitudu, NE průměrné a NE průměrné usměrněné napětí, ale odmocnina, tedy efektivní napětí! Tohle si vždycky pamatujeme.