|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Амплітудне, середнє, ефективне. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Початківцю радіоаматору Стаття присвячена впливу форми електричного струму з його дію. У ній також розповідається про вимірювання напруги та струму електричних сигналів різної форми. Насамперед слід нагадати, що змінний електричний струм незалежно від його форми характеризується амплітудним Iампл (синонім - максимальне), середнім Iср та ефективним Iеф (середньоквадратичним, діючим) значеннями. Дія струму різні навантаження при зміні його форми змінюється по-різному. Наприклад, зарядний струм акумулятора при переході від двонапівперіодного випрямлення до однонапівперіодного зменшується вдвічі. Якщо ж навантаженням випрямляча є нагрівач, за такої зміни форми вдвічі зменшується не струм, а потужність. Оскільки, як відомо, потужність Р пропорційна квадрату струму (P=I2R), то для однонапівперіодного випрямлення струм зменшується не вдвічі, а в Перша із трьох величин, що характеризують змінний струм, - його амплітудне значенняе Iампл. Воно дорівнює максимальному миттєвому значенню струму у період його зміни. Як не дивно, з погляду впливу струму різної форми на різні навантаження, амплітуда струму найменш інформативна. Саме тому значення змінного струму визначають порівнянням його з дією постійного струму. середнє значення змінного струму - це значення постійного струму, який переносить такий самий заряд електрики за той самий проміжок часу, що і змінний струм. Для змінного струму, форма якого симетрична щодо осі часу (наприклад, синусоїдальний сигнал) середнє значення струму дорівнює нулю. Тому зазвичай під середнім значенням розуміють середньовипрямлене, тобто середнє значення струму після його випрямлення. Середнє значення струму характеризує його дію, наприклад, під час заряджання акумулятора. ефективне Значення змінного струму - це значення постійного струму, який, проходячи через активне лінійне навантаження (скажімо, резистор), виділяє за той самий проміжок часу таку ж кількість тепла, яке виділить у цьому навантаженні змінний струм. Саме ефективне значення струму важливо стосовно нагрівальних приладів. Для характеристики форми періодичних сигналів введено два параметри: коефіцієнт амплітуди kа=Iампл/Iефф та коефіцієнт форми kф=Iефф/Iср.випр. При найбільш поширеній формі сигналу - синусоїдальної - розглянуті значення становлять:
Графічно середнє значення змінного струму - це площа під кривою, що характеризує залежність струму від часу. Ефективне значення відповідає квадратному кореню із площі під кривою, що описує залежність квадрата струму від часу. На рис. 1 наведені графіки для звичайного синусоїдального сигналу I(t)/Iампл та його квадрата (I(t)/Iампл)2 . Зі зіставлення графіків видно, що квадрат струму (а йому пропорційна миттєва потужність) пульсує з подвоєною частотою проти струмом. Крім того, відхилення кривої квадрата струму щодо лінії на рівні 0,5 вгору і вниз однакові. При розрахунку площі під цією кривою відхилення компенсуються, а значить, вона вдвічі менша, ніж площа під прямою, що характеризує постійний струм. Оскільки ефективне значення струму пропорційно квадратному кореню з площі, очевидно, що воно в
На жаль, площу під синусоїдою I(t)/Iампл без знання інтегрального обчислення не визначити, доведеться повірити наведеним вище співвідношенням. Для напруги змінного електричного сигналу існують ті ж характеризуючі значення, що і для струму, - амплітудне Uампл, середнє Uср та ефективне Uеф. Зв'язок між ними такий самий. При ефективній напрузі мережі 220 В амплітудна напруга становить 311, середньовипрямлена - 198 В. Насправді радіоаматору доводиться зустрічатися з електричними сигналами різноманітної форми. Розглянемо деякі з них. Синусоїдальна напруга (рис. 2, а) при двонапівперіодному випрямленні (рис. 2, б) зберігає свої характеристики, причому середня напруга стає строго рівним середньовипрямленому.
Вище було сказано, що при однонапівперіодному випрямленні (рис. 2, в) середнє значення напруги зменшується вдвічі в порівнянні з двонапівперіодним, а ефективне - в раз. Неважко зрозуміти, що якщо в якомусь регуляторі потужності з N напівперіодів на навантаження пропускається один, середня напруга зменшується в N разів (у стільки ж разів зменшується і потужність у навантаженні), а ефективне - в Меандр (Рис. 2, г). Так називають сигнал, який одну половину періоду дорівнює своєму максимальному значенню, а іншу – нулю (рис. 2, г). Він середнє значення дорівнює половині амплітудного. Потужність, що виділяється струмом такої форми в навантаженні, вдвічі менше, ніж потужність від постійного струму, тому ефективне значення сигналу Послідовність прямокутних імпульсів (рис. 2,е) тривалістю t з періодом повторення T. Для такого сигналу існує поняття "шпаруватість", яка зазвичай позначається буквою Q і визначається як відношення періоду до тривалості імпульсів: Q = T/t. Оскільки струм сигналу такої форми діє в Q разів менше часу, ніж постійний струм, середнє значення сигналу Q разів менше амплітудного, а ефективне в Пилоподібний сигнал (Рис. 2, ж, з). Для нього середнє значення (середньовипрямлене для двополярного) дорівнює половині амплітудного (площа трикутника дорівнює половині добутку основи на висоту). Для розрахунку ефективного значення слід визначити площу під параболою, яка описує залежність квадрата сигналу від часу. Так просто цю площу не порахувати, при математичному розрахунку ефективне значення виходить у Те саме співвідношення справедливе і для сигналу трикутної форми (рис. 2, і), в тому числі і двополярного (рис. 2, до). Напруга на виході фазоімпульсного регулятора (рис. 2, л). Його форму характеризує кут провідності a, який може змінюватися в загальному випадку в межах від 0 до
середнє - ефективне - де Uампл.с - амплітудна напруга мережі на вході регулятора, а кут a в останню формулу повинен підставлятися в радіанах. На рис. 3 наведено залежності, що описуються цими формулами.
Як вимірювальні пристрої реагують на сигнали різної форми? Зазначимо, перш за все, що практично всі стрілочні та цифрові мультиметри в режимі вимірювання постійної напруги та струму визначають середнє значення сигналу, що досліджується. Для вимірювання ефективної напруги та струму підходять прилади електромагнітної системи – на їх шкалі нанесено зображення відповідного знака (рис. 4, а). Ці прилади зазвичай використовують у різних щитках контролю мережевого напруги. Вони відносно прості та дешеві, але споживають помітну потужність, працюють у вузькому частотному діапазоні та мають нелінійну шкалу.
Спеціальні прилади для точного вимірювання ефективної напруги у широкому частотному діапазоні складні та дорогі. Щоб визначити амплітудне значення напруги зазвичай використовують діодний випрямляч, навантажений на вольтметр постійного струму і конденсатор великої ємності (рис. 4,б). Точність такого виміру достатня для напруги, що значно перевищує падіння на діоді (близько 0,6). Стрільні та цифрові мультиметри при контролі змінної напруги та струму визначають середньовипрямлене значення та множать його на коефіцієнт форми синусоїдального сигналу. В результаті при вимірюванні напруги синусоїдальної форми на індикаторі приладу бачимо його ефективне значення. За будь-якої іншої форми сигналів інтерпретація результатів вимірювання вольтметром змінного струму утруднена. Наприклад, при підключенні вольтметра змінного струму, в якому використаний однонапівперіодний випрямляч і немає роздільного конденсатора на вході, до виходу двонапівперіодного випрямляча він покаже нуль або значення, вдвічі вище ефективного залежно від полярності підключення. Якщо ж його підключити до виходу однонапівперіодного випрямляча, то він покаже нуль або ефективне напруження невипрямленого сигналу. І в тому, і в іншому випадку результати вимірювань недостовірні. За наявності розподільчого конденсатора інтерпретація показань ще більш скрутна. Тому для вимірювання змінної однополярної напруги за відсутності спеціалізованих приладів слід застосовувати вольтметр постійного струму. Такий вольтметр вимірює, як зазначалося, середнє напруга, й у отримання ефективного значення його показання слід помножити на коефіцієнт форми. Щоб отримати амплітудне значення, досить ефективне помножити на коефіцієнт амплітуди. Знаючи амплітудне значення напруги послідовності прямокутних імпульсів, за результатом вимірювань середнього значення неважко визначити шпаруватість імпульсів, що іноді дуже зручно.
У таблиці наведено відносини середнього та ефективного значень до амплітудного, а також коефіцієнти форми та амплітуди для розглянутих сигналів.
Автор: С.Бірюков, м.Москва
Пастка для комах
01.05.2024 Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі
01.05.2024 Застигання сипких речовин
30.04.2024
▪ Синтетичні нерви працюють на світлі ▪ Бюджетні DC-DC перетворювачі Mean Well SPA02 та SPB03 ▪ Розумні рослини повідомлять про плісняву і радон у будинку
▪ розділ сайту Світлодіоди. Добірка статей ▪ стаття Не бездарна та природа, не загинув ще той край. Крилатий вислів ▪ стаття Скільки років було наймолодшій мамі у світі? Детальна відповідь ▪ стаття Керівник роздрібної мережі. Посадова інструкція ▪ стаття Органи управління металошукача. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Малогабаритний переговорний пристрій. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
разів! Щоб уникнути подібних протиріч і запроваджено перелічені поняття.
раз.
раз.
разів менше амплітудного.
. Амплітудне значення напруги такої форми становить
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page