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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Amplitud, media, efectiva. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Radioaficionado principiante El artículo está dedicado a la influencia de la forma de la corriente eléctrica en su acción. También habla de medir el voltaje y la corriente de varias formas de onda eléctricas. En primer lugar, debe recordarse que una corriente eléctrica alterna, independientemente de su forma, se caracteriza por valores de amplitud Iampl (sinónimo de máximo), promedio Iav y efectivo Ieff (rms, efectivo). El efecto de la corriente en diferentes cargas cuando cambia su forma varía de diferentes maneras. Por ejemplo, la corriente de carga de una batería durante la transición de la rectificación de onda completa a la rectificación de media onda única se reduce a la mitad. Si la carga del rectificador es un calentador, con tal cambio de forma, no se reduce a la mitad la corriente, sino la potencia. Dado que, como saben, la potencia P es proporcional al cuadrado de la corriente (P \u2d IXNUMXR), entonces para la rectificación de media onda, la corriente no disminuye a la mitad, sino a La primera de las tres cantidades que caracterizan la corriente alterna es su valor picoe Iampl. Es igual al valor instantáneo máximo de la corriente durante el período de su cambio. Por extraño que parezca, desde el punto de vista del impacto de diferentes formas de corriente en diferentes cargas, la amplitud de la corriente es la menos informativa. Por eso el valor de la corriente alterna se determina comparando su acción con la de la corriente continua. promedio el valor de una corriente alterna es el valor de una corriente continua que transporta la misma carga de electricidad en el mismo período de tiempo que una corriente alterna. Para una corriente alterna cuya forma es simétrica con respecto al eje del tiempo (por ejemplo, una señal sinusoidal), el valor promedio de la corriente es cero. Por tanto, el valor medio se suele entender como media rectificada, es decir, el valor medio de la corriente después de haber sido rectificada. El valor medio de la corriente caracteriza su acción, por ejemplo, al cargar una batería. Eficaz el valor de la corriente alterna es el valor de la corriente continua que, al atravesar una carga lineal activa (por ejemplo, una resistencia), libera la misma cantidad de calor en el mismo período de tiempo que la corriente alterna liberará en esta carga. Es el valor efectivo de la corriente lo que es importante en relación con los dispositivos de calefacción. Para caracterizar la forma de las señales periódicas, se introducen dos parámetros: el factor de amplitud ka=Iampl/Ieff y el factor de forma kf=Ieff/Iav.rect. Con la forma de onda más común - sinusoidal - los valores considerados son:
Gráficamente, el valor medio de la corriente alterna es el área bajo la curva que caracteriza la dependencia de la corriente con el tiempo. El valor efectivo corresponde a la raíz cuadrada del área bajo la curva que describe la dependencia del cuadrado de la corriente con el tiempo. En la fig. 1 muestra gráficos para una señal sinusoidal convencional I(t)/Iampl y su cuadrado (I(t)/Iampl)2. De una comparación de los gráficos, se puede ver que el cuadrado de la corriente (y la potencia instantánea es proporcional a él) pulsa a una frecuencia doble en comparación con la corriente. Además, la desviación de la curva del cuadrado de la corriente con respecto a la línea en el nivel de 0,5 hacia arriba y hacia abajo es la misma. Al calcular el área bajo esta curva, se compensan las desviaciones, lo que significa que es la mitad del área bajo la línea recta que caracteriza la corriente continua. Como el valor efectivo de la corriente es proporcional a la raíz cuadrada del área, es obvio que está en
Desafortunadamente, el área bajo la sinusoide I(t) / Iampl no se puede determinar sin el conocimiento del cálculo integral, tendrá que creer en las proporciones anteriores. Para el voltaje de una señal eléctrica alterna, existen los mismos valores característicos que para la corriente: amplitud Uampl, Uav promedio y Ueff efectivo. La conexión entre ellos es la misma. Con una tensión de red efectiva de 220 V, la tensión de amplitud es de 311 V, la tensión rectificada media es de 198 V. En la práctica, un radioaficionado tiene que encontrarse con señales eléctricas de varias formas. Consideremos algunos de ellos. Voltaje sinusoidal (Fig. 2, a) con rectificación de onda completa (Fig. 2, b) conserva sus características, y el voltaje promedio se vuelve estrictamente igual al rectificado promedio.
Se dijo anteriormente que con la rectificación de media onda simple (Fig. 2, c), el valor de voltaje promedio disminuye a la mitad en comparación con la rectificación de onda completa, y el valor efectivo disminuye en un factor de. Es fácil entender que si en cualquier controlador de potencia se pasa uno de N semiciclos a la carga, el voltaje promedio disminuye N veces (la potencia en la carga disminuye en la misma cantidad), y el voltaje efectivo - en Meandro (Figura 2d). Este es el nombre de una señal de que la mitad del período es igual a su valor máximo y la otra mitad es igual a cero (Fig. 2d). Para él, el valor medio es igual a la mitad de la amplitud. La potencia disipada por la corriente de esta forma en la carga es la mitad de la potencia de la corriente continua, por lo que el valor efectivo de la señal en Tren de pulso rectangular (Fig. 2, f) con una duración t con un período de repetición T. Para tal señal, existe el concepto de "ciclo de trabajo", que generalmente se denota con la letra Q y se define como la relación del período a la duración del pulso: Q = T/t. Dado que la corriente de señal de esta forma actúa Q veces menos tiempo que la corriente continua, el valor promedio de la señal es Q veces menos que la amplitud, y el valor efectivo es señal de diente de sierra (Fig. 2, g, h). Para él, el valor medio (media rectificada para bipolar) es igual a la mitad de la amplitud (el área del triángulo es igual a la mitad del producto de la base por la altura). Para calcular el valor efectivo, es necesario determinar el área bajo la parábola que describe la dependencia del cuadrado de la señal con el tiempo. No es tan fácil calcular esta área, en un cálculo matemático, el valor efectivo se obtiene en La misma relación también es válida para una señal triangular (Fig. 2i), incluida una señal bipolar (Fig. 2j). Voltaje en la salida del controlador de fase-pulso (Fig. 2, l). Su forma se caracteriza por el ángulo de conducción a, que generalmente puede variar de 0 a
promedio - eficaz - donde Uampl.s es el voltaje pico de la red a la entrada del regulador, y el ángulo a en la última fórmula debe ser sustituido en radianes. En la fig. La figura 3 muestra las dependencias descritas por estas fórmulas.
¿Cómo responden los instrumentos de medición a diferentes formas de onda? Notamos, en primer lugar, que casi todos los multímetros digitales y de puntero en el modo de medir voltaje y corriente continua determinan el valor promedio de la señal en estudio. Los instrumentos del sistema electromagnético son adecuados para medir el voltaje y la corriente efectivos; se traza una imagen del signo correspondiente en su escala (Fig. 4, a). Estos dispositivos se utilizan comúnmente en varios paneles para controlar el voltaje de la red. Son relativamente simples y baratos, pero consumen mucha energía, operan en un rango de frecuencia estrecho y tienen una escala no lineal.
Los dispositivos especiales para la medición precisa del voltaje efectivo en un amplio rango de frecuencia son complejos y costosos. Para determinar el valor de amplitud del voltaje, generalmente se usa un rectificador de diodo cargado en un voltímetro de CC y un capacitor grande (Fig. 4b). La precisión de tal medida es suficiente para un voltaje que es mucho mayor que la caída en el diodo (alrededor de 0,6 V). Los multímetros digitales y de puntero, al monitorear el voltaje y la corriente de CA, determinan el valor rectificado promedio y lo multiplican por el factor de forma de la señal sinusoidal. Como resultado, al medir un voltaje sinusoidal, vemos su valor efectivo en el indicador del dispositivo. Con cualquier otra forma de señales, la interpretación de los resultados de las mediciones con un voltímetro de CA es difícil. Por ejemplo, al conectar un voltímetro de CA que usa un rectificador de media onda y no tiene un capacitor de acoplamiento en la entrada, mostrará cero o un valor dos veces mayor que el valor efectivo dependiendo de la polaridad de la conexión al Salida de un rectificador de onda completa. Si está conectado a la salida de un rectificador de media onda, mostrará cero o el voltaje efectivo de la señal no rectificada. En ambos casos, los resultados de la medición no son fiables. En presencia de un capacitor de acoplamiento, la interpretación de las lecturas es aún más difícil. Por lo tanto, para medir el voltaje unipolar alterno en ausencia de instrumentos especializados, se debe usar un voltímetro de CC. Dicho voltímetro mide, como ya se mencionó, el voltaje promedio y, para obtener un valor efectivo, sus lecturas deben multiplicarse por el factor de forma. Y para obtener el valor de amplitud, basta con multiplicar por el factor de amplitud. Conociendo el valor de amplitud del voltaje de una secuencia de pulsos rectangulares, no es difícil determinar el ciclo de trabajo de los pulsos a partir del resultado de medir el valor promedio, lo que a veces es muy conveniente.
La tabla muestra las proporciones de los valores promedio y efectivo a la amplitud, así como los coeficientes de forma y amplitud para las señales consideradas.
Autor: S. Biryukov, Moscú
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¡una vez! Para evitar tales contradicciones, se introducen los conceptos anteriores.
tiempos
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veces menor que la amplitud.
. El valor de amplitud del voltaje de esta forma es
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