- Maksimal verdi av en AC-bølgeform
- Øyeblikkelige verdier av spenning og strøm
- Gjennomsnittlig verdi av en AC-kurve
- Root Mean Square (RMS) Verdien til en AC-bølgeform
- Formfaktor
- Crest Factor
Disse vekselstrømskretsseriene har tatt oss med på en reise som har sett oss diskutere hva vekselstrøm egentlig handler om, hvordan den genereres, noen historier, konsepter bak vekselstrøm, dens bølgeform, egenskaper og noen egenskaper. I dag skal vi gå over noen vilkår og mengder knyttet til vekselstrømmen.
Maksimal verdi av en AC-bølgeform
En av nøkkelegenskapene til en AC-bølgeform, bortsett fra frekvens og periode, er amplituden som representerer maksimumsverdien til en vekslende bølgeform eller som bedre kjent toppverdien.
Topp som ordet betegner, er den høyeste oppnådde verdien av en vekselstrøm (eller spenning) bølgeform i løpet av en halv syklus av bølgeformen målt fra startlinjens startpunkt på null. Dette gir oss en av de største forskjellene mellom vekselstrøm og likestrøm da likestrømsbaserte signaler er steady state-signaler, og dermed opprettholder de en konstant amplitude som alltid er lik likestrømmen eller spenningen. I rene sinusbølger er toppverdien alltid den samme for både positive og negative halvsykluser som lager en komplett syklus (+ Vp = -Vp), men dette gjelder ikke for andre ingen sinusformede bølgeformer som brukes til å representere den vekslende strøm, ettersom forskjellige halvsykluser har en tendens til å ha forskjellige toppverdier.
Øyeblikkelige verdier av spenning og strøm
Den øyeblikkelige verdien av en vekselspenning eller strøm er verdien av strømmen eller spenningen på et bestemt øyeblikk i løpet av bølgeformens syklus.
Tenk på bildet nedenfor.
Den øyeblikkelige verdien av spenningen er gitt av ligningen;
V = Vpsin2πFt
Hvor Vp = verdien av toppspenningen
Den øyeblikkelige verdien av strøm oppnås også ved et lignende uttrykk
I = Ipsin2πFt
Gjennomsnittlig verdi av en AC-kurve
Gjennomsnittsverdien eller middelverdien for en vekselstrøm er gjennomsnittet av alle øyeblikkelige verdier i løpet av en halv syklus. Det er forholdet mellom alle øyeblikkelige verdier og antall øyeblikkelige verdier valgt i løpet av en halv syklus.
Gjennomsnittsverdien til en AC-bølgeform er gitt ved ligningen;
Hvor V1… Vn er den øyeblikkelige verdien av spenningen i løpet av halvsyklusen.
Gjennomsnittsverdien er også gitt av ligningen;
Vavg = 0,637 * Vp
Hvor Vp er den maksimale / toppverdien av spenningen i den syklusen.
Den samme ligningen gjelder også for strøm, og alt vi trenger å gjøre er å bytte spenning i ligningen for strøm.
Gjennomsnittsverdien til en vekselstrømsbølge måles bare i løpet av en halv syklus av en eneste grunn; når den måles over en hel syklus, er den resulterende gjennomsnittsverdien alltid lik null fordi gjennomsnittsverdien for den positive halvsyklusen vil avbryte den for den negative halvsyklusen, og som et resultat vil uttrykket basert på ligningen gitt ovenfor evaluere til null.
Root Mean Square (RMS) Verdien til en AC-bølgeform
Kvadratroten av summen av kvadratene av middelverdiene til en vekselstrøm eller spenning blir referert til som rotmiddelkvadraten eller RMS-verdien til spenningen eller strømmen. Det er gitt av forholdet;
Hvor i1 til in representerer øyeblikkelige verdier av strøm.
Eller
Hvor Ip er maksimums- eller toppstrøm.
Det samme settet med ligninger holder for spenning, og vi trenger bare å erstatte strøm med spenning i ligningene.
Det anbefales at RMS-verdiene for spenning og strøm brukes så mye som mulig når du gjør vekselstrømsrelaterte beregninger bortsett fra når du utfører gjennomsnittlige strømrelaterte beregninger. Årsaken til dette er det faktum at de fleste måleinstrumenter (multimeter) som brukes til å måle vekselspenning og strøm, gir sine utganger som rms-verdier. Så mye som mulig for å unngå feil, bør man bare bruke Vp for å finne Ip og Vrms for å finne Irms og omvendt, da disse mengdene er helt forskjellige fra hverandre.
Formfaktor
En annen mengde assosiert med en vekselstrøm som vi trenger å se på er formfaktoren.
Formfaktoren er en parameter som brukes i beskrivelsen av AC-bølgeformer og gir ved forholdet mellom RMS-verdien til den vekslende størrelsen og gjennomsnittsverdien.
Hvor Vp er topp- eller maksimumsspenningen.
En av måtene å bestemme om en sinusbølge er ren er via formfaktoren, som for en ren sinusbølge alltid vil gi verdien 1,11.
Vi kan også utlede irmer fra ovenstående ligning som:
Formfaktor = (0,707 x Vp) / (0,637 x Vp) 1,11 = Irms / Vavg Irms = 1,11 x Vavg
En annen anvendelse av formfaktorer finnes i digitale multimetre som brukes til å måle vekselstrøm eller spenning. De fleste av disse målere er vanligvis skalert for å vise RMS-verdien av sinusbølger som de er designet for å oppnå ved å beregne gjennomsnittsverdien og multiplisere med formfaktoren til en sinusoid (1.11), siden det kan være litt vanskelig å beregne rms-verdier. Av og til kan avlesningen fra et multimeter for AC-bølgeformer som ikke er ren sinusformet, være litt unøyaktig.
Crest Factor
Den siste mengden assosiert med vekselstrømmen som vi skal snakke om i denne artikkelen er Crest Factor.
Toppfaktoren er forholdet mellom toppverdien av en vekselstrøm eller spenning og rotens middelkvadrat for bølgeformen. Matematisk er det gitt av ligningen;
Hvor Vpeak er den maksimale amplituden til bølgeformen.
For en ren sinusbølge, som ligner formfaktoren, er toppfaktoren alltid fast på 1.414.
Vi kan også utlede irmer fra ovenstående ligning som:
1.414 = Vpeak / (0.707 x Vpeak) Vrms = V peak / 1.414 Vrms = 0.707 x Vpeak
Toppfaktoren er hovedsakelig en indikasjon på hvor høye toppene i en vekslende mengde er. I likestrøm er for eksempel toppfaktoren alltid lik 1, noe som er en indikasjon på mangelen på topper i bølgeformen til en likestrøm.
For å tjene som en slags nøkkelpunktet nedenfor er en tabell som viser formfaktorer og toppfaktorer for forskjellige typer bølgeformer som brukes til å representere vekselstrømsbølgeformer.
