23 | 10 | 2020
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 4024
Просмотры материалов : 11676422

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Google]
  • [Mail.Ru]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 12 гостей
  • 4 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Последние новости
Измерение величины переменного тока PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
18.06.2012 14:50

Измерение величины переменного тока

До сих пор мы знаем, что переменное напряжение чередуется полярности и переменным током заместителей направлении. Мы также знаем, что AC могут чередоваться в различными способами, и, прослеживая чередование в течение долгого времени, мы можем построить его как "сигнал". Мы можем измерить скорость смены, измеряя время, которое требуется для волны развиваться до она повторяется ("период"), и выразить это в виде циклов в единицу времени, или "частоты". В музыке частоты так же, как шаг, который является существенным свойством различия одну ноту от другой.

Тем не менее, мы сталкиваемся с проблемой измерения, если мы пытаемся выразить, как большой или малой величины переменного тока. С округ Колумбия, где количество тока и напряжения, как правило, стабильна, у нас есть небольшие проблемы выражения, какое напряжение или ток у нас в любой точке цепи. Но как вы предоставить одно измерение величины к тому, что постоянно меняется?

Один из способов выразить интенсивность, или величина (также называется амплитудой), в количестве переменного тока для измерения высоты пика на графике сигнала. Это известно как пик или пик значение сигнала переменного тока: Рисунок ниже

Пик напряжения сигнала.

Другой способ заключается в измерении общей высоты между противоположными вершинами. Это называется пик-пик (PP) значение переменного сигнала: Рисунок ниже

Пик-пик напряжения сигнала.

К сожалению, ни одно из этих выражений амплитуды сигнала может ввести в заблуждение при сравнении двух различных типов волн. Например, квадратная волна с максимумом при 10 вольт, очевидно, большее количество напряжения для большего количества времени, чем треугольник волны пика в 10 вольт. Влияние этих двух напряжений питания переменного тока нагрузки, будет сильно отличаться: Рисунок ниже

Меандр производит больший эффект нагрева, чем за аналогичный волна напряжения треугольник пика.

Одним из способов выражения амплитуды различных форм волны в более эквивалент моды математически среднее значение всех точек на графике сигнала на единый общей численности. Эта амплитуда мера известна просто как среднее значение сигнала. Если усреднить все точки на осциллограмме алгебраически (т. е. считают, что их знак, положительный или отрицательный), среднее значение для большинства сигналов технически нулю, потому что все положительные моменты свести на нет все негативные моменты в течение полного цикла Рисунок ниже

Среднее значение синусоиды равен нулю.

Это, конечно, будет справедливо и для любой формы, имеющие равные части области выше и ниже «нулевой» линии сюжета. Однако, как практическая мера совокупного значения сигнала, в «средней», как правило, определяется как математическое среднее всех точек 'абсолютных значений за цикл. Другими словами, мы вычисляем практической среднее значение сигнала с учетом всех точек на волне положительных величин, как будто волны выглядел следующим образом: Рисунок ниже

Форма сигнала переменного тока видел "средний отвечает" метр.

Полярность без учета механических движений метр (м предназначены для удовлетворения в равной степени положительного и отрицательного полупериодов переменного напряжения или тока) зарегистрировать пропорционально (практические) сигнала в среднее значение, потому что инерция указатель на напряжение Весной естественно средние силы, создаваемой различными напряжение / текущие значения с течением времени. С другой стороны, чувствительным к полярности движения метр вибрировать бесполезно при воздействии переменного напряжения или тока, их иглы быстро осциллирующей около нулевой отметки, указывая истинный (алгебраической) среднее значение нуль для симметричного сигнала. Если "средний" значение сигнала упоминается в этом тексте, будем считать, что "практическое" определение среднего предназначено если не указано иное.

Другой метод получения совокупной стоимости для амплитуды сигнала основан на способности сигнала к делать полезную работу, когда применяется к нагрузке сопротивлением. К сожалению, измерения переменного тока на основе работ, выполненных сигнала не то же самое, что и сигнал в "средней" стоимости, так как мощность, рассеиваемая заданной нагрузке (выполненных работ за единицу времени) не прямо пропорциональна величине или напряжения или тока на него впечатление. Скорее всего, мощность пропорциональна квадрату напряжения или тока применяются для сопротивления (Р = Е 2 / R, а P = I 2 R). Хотя математики такие измерения амплитуды не может быть простым, полезность это.

Рассмотрим ленточной пилой и лобзиком, две части современного деревообрабатывающего оборудования. Оба типа пилы режут тонкими, зубчатые, двигатель питанием металлическое лезвие, чтобы рубить лес. Но в то время как ленточная пила используется непрерывное движение лопасти, чтобы вырезать, головоломки использует возвратно-поступательное движение. Сравнение переменный ток (AC) в постоянный ток (DC), может быть приравнено к сравнению этих двух типов видел: Рисунок ниже

Ленточные-головоломки аналогии DC против переменного тока.

Проблема того, чтобы пытаться описать изменение количества переменного тока или напряжения в одной совокупности измерений также присутствует в этой пилы аналогия: как мы можем выразить скорость пильное полотно? Ленточная пила лезвие движется с постоянной скоростью, подобно тому, как постоянное напряжение толкает или постоянный ток движется с постоянной величины. Пильное полотно, с другой стороны, движется вперед и назад, его лезвие скорость постоянно меняется. Более того, возвратно-поступательное движение любых двух лобзики не может быть того же типа, в зависимости от механической конструкции пилы. Одна головоломка может двигать лезвие с синус-волновое движение, а другой с треугольником-волнового движения. Чтобы оценить головоломки на основе своего пика скорости лезвие было бы совершенно вводит в заблуждение сравнения одной головоломки к другой (или головоломки с ленточной пилой!). Несмотря на то, что эти различные пилы переместить их лопасти по-разному, то они равны в одном отношении: они рубили лес, и количественное сравнение этой общей функции может служить общей основой для которых скорость передачи лезвия.

Представьте головоломки и ленточная пила бок о бок, оснащены одинаковыми лопастями (одинаковой высоты зуба, угол и т. д.), в равной степени способны перерезать же толщины одного и того же вида древесины с той же скоростью. Мы могли бы сказать, что две пилы были эквивалентны или эквивалент в их режущей способности. Может это сравнение будет использоваться для назначения "ленточной эквивалентный" лезвие скорости назад и вперед головоломки блейд движения, связать дереворежущего эффективность одного к другому? Такова общая идея используется для присвоения "DC эквивалент" измерение любого напряжения переменного тока или тока: то, что величина постоянного тока или напряжения будет производить такое же количество тепла энергии через равные сопротивления: Рисунок ниже

Напряжение RMS дает тот же эффект отопления, то же напряжение постоянного тока

В двух схемах выше, у нас есть такое же количество сопротивления нагрузки (2 Ω) рассеивания то же количество энергии в виде тепла (50 Вт), один работает от сети переменного тока, а другой DC. Потому что источник переменного напряжения на фото выше эквивалентна (с точки зрения мощности, в нагрузку) до 10 вольт постоянного тока батареи, мы называем это "10 вольт" источника переменного тока. Более конкретно, мы обозначим его значение напряжения как 10 вольт RMS. Классификатор "RMS" означает среднеквадратическое, алгоритм, используемый для получения постоянного эквивалент из точек на графике (в основном, процедура состоит из квадратуры все положительные и отрицательные моменты на график сигнала, в среднем эти квадраты значений, то извлечения квадратного корня, что средняя для получения окончательного ответа). Иногда альтернативные условия эквивалентны или DC эквивалент используются вместо "RMS", но количество и принцип оба одинаковы.

RMS измерения амплитуды это лучший способ рассказать переменного тока в постоянный количество величин, или других величин переменного тока различной формы сигнала, имея дело с измерениями электрической энергии. Для других соображений, пик или пик-пик измерений может быть лучше использовать. Например, при определении необходимого размера провода (токовой нагрузки) для проведения электрической энергии от источника к нагрузке, RMS измерения тока лучше использовать, потому что основная озабоченность ток перегрева проводов, что является функцией рассеиваемой мощности вызвано ток через сопротивление провода. Однако, когда рейтинг изоляторы для работы в высоковольтных приложениях переменного тока, пик измерения напряжения являются наиболее подходящими, потому что основной проблемой здесь является изолятором "перекрытия", вызванный кратким пики напряжения, независимо от времени.

Пик и пик-пик измерения лучше всего проводить с помощью осциллографа, который может захватить гребни волны с высокой степенью точности из-за быстрого действия электронно-лучевой трубки в ответ на изменения в напряжении. Для RMS измерений, аналоговый измеритель движений (Дарсонваль, Уэстон, железный флюгер, electrodynamometer) будет работать до тех пор, как они были откалиброваны в цифрах RMS. Из-за механической инерции и увлажняющий эффект движения электромеханической метра составляет отклонение иглы естественно пропорционально среднему значению переменного тока, а не истинное значение RMS, аналоговый метров должны быть специально калиброванные (или неправильно откалиброван, в зависимости от того, как смотреть на это), чтобы указать напряжения или тока в единицах RMS. Точность этой калибровки зависит от предполагаемой формой волны, как правило, синусоиды.

Электронные счетчики, специально предназначенные для измерения RMS лучше всего подходят для этой задачи. Некоторые производители инструментов разработали хитроумные методы определения стоимости RMS любого сигнала. Одним из таких производителей выпускает "True-RMS" метров с небольшим резистивный нагревательный элемент питается от напряжения, пропорционального, что измеряется. Тепловой эффект, что сопротивление элемента измеряется термически дать истинное значение RMS, не математические расчеты вообще, просто законы физики в действии во исполнение определения RMS. Точность этого типа RMS измерений не зависит от формой волны.

Для «чистых» сигналов, просто коэффициенты преобразования существуют для приравнивания Пик, Пик-Пик, средний (практическое, а не алгебраических), а RMS измерений друг к другу: Рисунок ниже

Коэффициенты пересчета для общих сигналов.

В дополнение к RMS, среднее, максимум (пик), и пик-пик меры переменного сигнала, есть выражение отношения пропорциональности между некоторыми из этих основных измерений. Пик-фактор сигнала переменного тока, например, это отношение своего пика (гребень), разделенные на его значение RMS. Форм-фактор сигнала переменного тока является отношение его RMS значения разделить его среднее значение. Квадратной формы сигналов всегда гребень и форм-факторы равны 1, так как пик такой же, как RMS и среднего значения. Синусоидальные сигналы имеют значения RMS на 0,707 (обратный квадратный корень из 2) и форм-фактор 1.11 (0.707/0.636). Треугольник и пилообразные сигналы имеют RMS значения 0,577 (обратный квадратный корень из 3) и форм-факторов 1.15 (0.577/0.5).

Имейте в виду, что преобразование констант показали здесь пик, RMS, а средняя амплитуда синусоиды, квадратные волны, а волны треугольника справедливы только для чистой формы этих форм волны. RMS и среднего значения искаженных форм волны не связаны теми же отношениями: Рисунок ниже

Произвольные сигналы не имеют простых преобразований.

Это очень важная для понимания концепция при использовании аналоговых Дарсонваль метр движения для измерения переменного напряжения или тока. Аналоговый Дарсонваль движения, калиброванный, чтобы указать, синусоидальный RMS амплитуду, будет только точные при измерении чистой синусоиды. Если сигнал напряжения или тока измеряется далеко не чисто синусоидальной волны, указание дает метр не будет истинное среднеквадратичное значение сигнала, так как степень отклонения иглы в аналоговом D'движение метр Arsonval является пропорциональна среднему значению сигнала, а не RMS. RMS метров калибровки получается "перекос" размах метр, так что она показывает небольшую несколько среднего значения, которое будет равно как значение RMS для определенной формой волны и определенной формой волны только.

С синусоидальной формы является наиболее распространенным в электрических измерений, она является формой волны предполагается, калибровка аналоговых метра, а несколько небольших использованы при калибровке счетчика 1,1107 (форм-фактор: 0.707/0.636: отношение RMS разделить в среднем по синусоидальной формы). Любой другой формой волны, чем чисто синусоидальной волны будет иметь различное соотношение RMS и среднего значения, и, таким образом, метр откалиброван для синусоидального напряжения или тока не будет указывать действующее значение при чтении несинусоидальных волн. Имейте в виду, что это ограничение относится только к простым, аналоговые измерители переменного тока, не использующих "True-RMS" технологии.

  • ОБЗОР:
  • Амплитуда переменного сигнала является его высота, как показано на графике, с течением времени. Измерения амплитуды может принимать форму пика, пик-пик, среднее, или RMS количестве.
  • Пик амплитуда высоты переменного сигнала, как измеряется от нулевой отметки до самого высокого положительного или отрицательного низкая точка на графике. Также известен как гребень амплитуды волны.
  • Пик-пик амплитуда общая высота переменного сигнала, как измеряется от максимального положительного до максимального отрицательного пика на графике. Зачастую аббревиатура «РР».
  • Средняя амплитуда математической «среднего» всех сигнала в точках на протяжении одного цикла. Технически, средняя амплитуда любого сигнала с равной части области выше и ниже «нулевой» линией на графике равна нулю. Однако, как практическая мера амплитуды, среднее значение сигнала на часто рассчитывается как среднее математическое всех точек 'абсолютные значения (с учетом всех отрицательных значений и рассматривая их как положительный). Для синусоидальной волны, среднее значение с таким расчетом, составляет около 0,637 своего пикового значения.
  • "RMS" означает среднеквадратическое, а также является способом выражения количества переменного напряжения или тока с точки зрения функционально эквивалентны постоянного тока. Например, 10 В переменного тока RMS, величина напряжения, которые будут производить то же количество тепла через резистор заданного значения, как 10 вольт блок питания постоянного тока. Также известна как "эквивалент" и "DC эквивалент" значение переменного напряжения или тока. Для синусоидальной волны, значение RMS составляет приблизительно 0.707 своего пикового значения.
  • Пик-фактор сигнала переменного тока является отношение своего пика (гребень), чтобы его значение RMS.
  • Форм-фактор сигнала переменного тока является отношение его RMS значения его среднего значения.
  • Аналоговый, электромеханический движения метра реагировать пропорционально среднему значению переменного напряжения или тока. Когда RMS индикация необходимости калибровки прибора должна быть "искаженной" соответственно. Это означает, что точность RMS указанием электромеханического счетчика зависит от чистоты сигнала: будь то точно такой же формой волны, как волны использовались при калибровке.
 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья