- Az AC hullámalak csúcsértéke
- A feszültség és az áram pillanatnyi értékei
- Az AC hullámalak átlagos értéke
- A középérték négyzetének (RMS) középértéke
- Form Factor
- Címerfaktor
Ezek az AC áramkörök olyan útra vittek minket, amelynek során megvitattuk, hogy miről is szól valójában az AC, hogyan keletkezik, milyen történetek, fogalmak az AC mögött, annak hullámformája, jellemzői és néhány tulajdonság. Ma áttekintjük a váltakozó áramhoz kapcsolódó feltételeket és mennyiségeket.
Az AC hullámalak csúcsértéke
Az AC hullámforma egyik legfontosabb tulajdonsága, a frekvencia és az időtartam mellett, az amplitúdó, amely a váltakozó hullámalak maximális értékét, vagy ismertebb módon a csúcsértéket képviseli.
A csúcs, amint a szó jelöli, a váltakozó áram (vagy feszültség) hullámalakja által elért legmagasabb érték a hullámforma fél ciklusa alatt az alapvonal kiindulási pontjától nullán mérve. Ez adja az egyik fő különbséget az AC és a DC között, mivel a DC alapú jelek állandó állapotú jelek, így állandó amplitúdót tartanak fenn, amely mindig egyenlő az egyenáram vagy feszültség nagyságával. A Pure szinuszhullám, a csúcsérték mindig ugyanaz mind a pozitív, mind negatív félciklusaiban, ami egy teljes ciklus alatt (+ Vp = -vp), de ez nem igaz a többi sem szinuszos hullámok használt képviselő váltakozó áram, mivel a különböző félciklusok általában eltérő csúcsértékekkel rendelkeznek.
A feszültség és az áram pillanatnyi értékei
A váltakozó feszültség vagy áram pillanatnyi értéke az áram vagy feszültség értéke egy adott pillanatban a hullámforma ciklusa alatt.
Tekintsük az alábbi képet.
A feszültség pillanatnyi értékét az egyenlet adja;
V = Vpsin2πFt
Ahol Vp = a csúcsfeszültség értéke
Az áram pillanatnyi értékét szintén hasonló kifejezéssel kapjuk meg
I = Ipsin2πFt
Az AC hullámalak átlagos értéke
A váltakozó áram átlagos értéke vagy átlagértéke az összes pillanatnyi érték átlaga egy fél ciklus alatt. Ez az összes pillanatnyi érték és a fél ciklus alatt kiválasztott pillanatnyi értékek aránya.
Az AC hullámalak átlagos értékét az egyenlet adja;
Ahol V1… Vn a feszültség pillanatnyi értéke a fél ciklus alatt.
Az átlagértéket az egyenlet is megadja;
Vavg = 0,637 * Vp
Ahol Vp az adott ciklusban a feszültség legnagyobb / csúcsértéke.
Ugyanez az egyenlet érvényes az áramra is, és csak annyit kell tennünk, hogy felcseréljük a Feszültséget az egyenletben az Áramra.
Az AC-hullám átlagértékét csak fél ciklus alatt mérik egyedi okból; teljes ciklus alatt mérve az eredmény átlagértéke mindig nulla, mert a pozitív félciklus átlagos értéke megsemmisíti a negatív félciklus értékét, és ennek eredményeként a fent megadott egyenleten alapuló kifejezés nulla lesz.
A középérték négyzetének (RMS) középértéke
A váltakozó áram vagy feszültség átlagértékeinek négyzetösszegének négyzetgyökét a feszültség vagy áram négyzetgyökének vagy RMS-értékének nevezzük. A reláció adja;
Ahol i1 in az áram pillanatnyi értékét képviseli.
Vagy
Ahol Ip a maximális vagy csúcsáram.
Ugyanez az egyenletcsoport áll fenn a feszültség vonatkozásában, és az egyenletben csak az áramot kell feszültségre cserélnünk.
Célszerű, hogy a feszültség és az áram RMS-értékeit a lehető legnagyobb mértékben használják váltakozó áramú számítások elvégzésénél, kivéve az átlagos teljesítmény-számításokat. Ennek oka az a tény, hogy a váltakozó feszültség és áram mérésére használt legtöbb mérőműszer (több méteres) a kimenetet effektív értékként adja meg. Így a hibák elkerülése érdekében a Vp-t csak az Ip és a Vrms megtalálásához kell használni, és fordítva, mivel ezek a mennyiségek teljesen különböznek egymástól.
Form Factor
Egy másik váltakozó áramhoz kapcsolódó mennyiség, amelyet meg kell vizsgálnunk, az alaki tényező.
Az alaki tényező az AC hullámalakok leírásakor használt paraméter, amelyet a váltakozó mennyiség RMS értéke és az átlagos érték aránya ad meg.
Ahol Vp a csúcs vagy a maximális feszültség.
Az egyik módszer annak meghatározására, hogy a szinusz hullám tiszta-e, az alaki tényező révén történik, amely tiszta szinusz hullám esetén mindig 1,11 értéket ad.
Irms-t levezethetünk a fenti egyenletből is, például:
Alaktényező = (0,707 x Vp) / (0,637 x Vp) 1,11 = Irms / Vavg Irms = 1,11 x Vavg
Az alaktényezők egy másik alkalmazását megtalálják a váltakozó áram vagy feszültség mérésére használt digitális multiméterekben. Ezeknek a mérőknek a többségét úgy méretezik, hogy megjelenítsék a szinusz hullámok RMS-értékét, amelyet úgy terveztek, hogy az átlagérték kiszámításával és a szinuszos alakformájával (1.11) megszorozva, mivel egy kicsit nehéz lehet a effektív értékek. Így időnként a nem tiszta szinuszos AC hullámformák esetében a multiméterről történő leolvasás kissé pontatlan lehet.
Címerfaktor
A váltakozó áramhoz társított utolsó mennyiség, amelyről ebben a cikkben fogunk beszélni, a Crest Factor.
A csúcstényező a váltakozó áram vagy feszültség csúcsértékének és a hullámalak középértékének négyzetéhez viszonyított aránya. Matematikailag az egyenlet adja;
Ahol a Vpeak a hullámforma maximális amplitúdója.
Az alakfaktorhoz hasonló tiszta szinusz hullám esetén a csúcstényező mindig 1,414-re van rögzítve.
Irms-t levezethetünk a fenti egyenletből is, például:
1,414 = Vpeak / (0,707 x Vpeak) Vrms = V csúcs / 1,414 Vrms = 0,707 x Vpeak
A csúcstényező elsősorban annak jelzésére szolgál, hogy a váltakozó mennyiség csúcsai milyen magasak. Az egyenáramban például a csúcstényező mindig egyenlő 1-vel, ami jelzi az egyenáram hullámalakjában a csúcsok hiányát.
Az alábbiakban egyfajta kulcsfontosságú pontként szolgál egy táblázat, amely bemutatja az AC hullámformák ábrázolásához használt különféle típusú hullámformák alak- és csúcstényezőit.
