- Piekwaarde van een AC-golfvorm
- Onmiddellijke waarden van spanning en stroom
- Gemiddelde waarde van een AC-golfvorm
- Root Mean Square (RMS) Waarde van een AC-golfvorm
- Vormfactor
- Crest-factor
Deze serie wisselstroomcircuits heeft ons meegenomen op een reis waarin we hebben besproken waar wisselstroom echt om draait, hoe het wordt gegenereerd, enkele geschiedenissen, concepten achter wisselstroom, zijn golfvorm, kenmerken en enkele eigenschappen. Vandaag zullen we enkele termen en hoeveelheden bespreken die verband houden met de wisselstroom.
Piekwaarde van een AC-golfvorm
Een van de belangrijkste eigenschappen van een wisselstroomgolfvorm, naast frequentie en periode, is de amplitude die de maximale waarde van een afwisselende golfvorm vertegenwoordigt of, zoals beter bekend, de piekwaarde.
Piek, zoals het woord aangeeft, is de hoogst bereikte waarde door de golfvorm van een wisselstroom (of spanning) gedurende een halve cyclus van de golfvorm gemeten vanaf het startpunt van de basislijn bij nul. Dit geeft ons een van de belangrijkste verschillen tussen AC en DC, aangezien DC-gebaseerde signalen steady-state-signalen zijn, dus ze behouden een constante amplitude die altijd gelijk is aan de grootte van de DC-stroom of -spanning. In zuivere sinusgolven is de piekwaarde altijd hetzelfde voor zowel de positieve als de negatieve halve cycli die een volledige cyclus vormen (+ Vp = -Vp), maar dit geldt niet voor andere niet-sinusvormige golfvormen die worden gebruikt om de afwisselende stroom, aangezien verschillende halve cycli verschillende piekwaarden hebben.
Onmiddellijke waarden van spanning en stroom
De momentane waarde van een wisselspanning of -stroom is de waarde van de stroom of spanning op een bepaald moment tijdens de cyclus van de golfvorm.
Beschouw de onderstaande afbeelding.
De momentane waarde van de spanning wordt gegeven door de vergelijking;
V = Vpsin2πFt
Waar Vp = waarde van de piekspanning
De momentane waarde van stroom wordt ook verkregen door een vergelijkbare uitdrukking
Ik = Ipsin2πFt
Gemiddelde waarde van een AC-golfvorm
De gemiddelde waarde of gemiddelde waarde van een wisselstroom is het gemiddelde van alle momentane waarden gedurende een halve cyclus. Het is de verhouding van alle momentane waarden tot het aantal momentane waarden dat tijdens een halve cyclus is geselecteerd.
De gemiddelde waarde van een AC-golfvorm wordt gegeven door de vergelijking;
Waar V1… Vn is de momentane waarde van de spanning tijdens de halve cyclus.
De gemiddelde waarde wordt ook gegeven door de vergelijking;
Vavg = 0,637 * Vp
Waarbij Vp de maximale / piekwaarde van de spanning in die cyclus is.
Dezelfde vergelijking geldt ook voor stroom en het enige wat we hoeven te doen is de spanning in de vergelijking voor stroom omwisselen.
De gemiddelde waarde van een AC-golf wordt slechts gedurende een halve cyclus gemeten om een enkele reden; wanneer gemeten over een volledige cyclus, is de resulterende gemiddelde waarde altijd gelijk aan nul omdat de gemiddelde waarde van de positieve halve cyclus die van de negatieve halve cyclus opheft en als resultaat zal de uitdrukking op basis van de bovenstaande vergelijking resulteren in nul.
Root Mean Square (RMS) Waarde van een AC-golfvorm
De vierkantswortel van de som van de kwadraten van de gemiddelde waarden van een wisselstroom of -spanning wordt de wortelgemiddelde kwadraat- of RMS-waarde van de spanning of stroom genoemd. Het wordt gegeven door de relatie;
Waar i1 in staat voor momentane waarden van stroom.
Of
Waar Ip de maximale of piekstroom is.
Dezelfde set vergelijkingen geldt voor spanning en we hoeven alleen de stroom te vervangen door spanning in de vergelijkingen.
Het is raadzaam om de RMS-waarden van spanning en stroom zo veel mogelijk te gebruiken bij het uitvoeren van wisselstroomgerelateerde berekeningen, behalve bij het uitvoeren van berekeningen met betrekking tot het gemiddelde vermogen. De reden hiervoor is het feit dat de meeste meetinstrumenten (multimeters) die worden gebruikt voor het meten van wisselspanning en -stroom hun output als effectieve waarden geven. Om fouten te vermijden, zou men dus zoveel mogelijk Vp moeten gebruiken om Ip en Vrms te vinden om Irms te vinden en vice versa, aangezien deze grootheden volledig van elkaar verschillen.
Vormfactor
Een andere hoeveelheid die is gekoppeld aan een wisselstroom waar we naar moeten kijken, is de vormfactor.
De vormfactor is een parameter die wordt gebruikt bij het beschrijven van AC-golfvormen en wordt gegeven door de verhouding tussen de RMS-waarde van de afwisselende hoeveelheid en de gemiddelde waarde.
Waarbij Vp de piek- of maximale spanning is.
Een van de manieren om te bepalen of een sinusgolf zuiver is, is via de vormfactor, die voor een zuivere sinusgolf altijd een waarde van 1,11 zal geven.
We kunnen ook Irms afleiden uit bovenstaande vergelijking, zoals:
Vormfactor = (0,707 x Vp) / (0,637 x Vp) 1,11 = Irms / Vavg Irms = 1,11 x Vavg
Een andere toepassing van vormfactoren is te vinden in digitale multimeters die worden gebruikt bij het meten van wisselstroom of -spanning. De meeste van deze meters zijn over het algemeen geschaald om de RMS-waarde van sinusgolven weer te geven, waarvoor ze zijn ontworpen door de gemiddelde waarde te berekenen en deze te vermenigvuldigen met de vormfactor van een sinusoïde (1,11), aangezien het een beetje moeilijk kan zijn om de digitale rms-waarden. Dus soms, voor AC-golfvormen die niet puur sinusvormig zijn, kan de uitlezing van een multimeter een beetje onnauwkeurig zijn.
Crest-factor
De laatste hoeveelheid die is gekoppeld aan de wisselstroom waarover we het in dit artikel zullen hebben, is de Crest-factor.
De crestfactor is de verhouding van de piekwaarde van een wisselstroom of -spanning tot het gemiddelde kwadraat van de golfvorm. Wiskundig gezien wordt het gegeven door de vergelijking;
Waarbij Vpeak de maximale amplitude van de golfvorm is.
Voor een zuivere sinusgolf, vergelijkbaar met de vormfactor, wordt de crestfactor altijd vastgesteld op 1,414.
We kunnen ook Irms afleiden uit bovenstaande vergelijking, zoals:
1,414 = Vpiek / (0,707 x Vpiek) Vrms = Vpiek / 1,414 Vrms = 0,707 x Vpiek
De topfactor is voornamelijk een indicatie van hoe hoog de pieken van een afwisselende grootheid zijn. Bij gelijkstroom is de crestfactor bijvoorbeeld altijd gelijk aan 1, wat een indicatie is van het ontbreken van pieken in de golfvorm van een gelijkstroom.
Om als een soort van het belangrijkste punt hieronder te dienen, is een tabel met de vormfactoren en crestfactoren van verschillende soorten golfvormen die worden gebruikt bij het weergeven van AC-golfvormen.
