- Toppvärde för en AC-vågform
- Momentana värden på spänning och ström
- Genomsnittligt värde för en AC-vågform
- Rotvärde kvadrat (RMS) värde för en AC-vågform
- Formfaktor
- Crest Factor
Dessa AC-kretsserier har tagit oss med på en resa som har sett oss diskutera vad AC egentligen handlar om, hur den genereras, några historier, koncept bakom AC, dess vågform, egenskaper och vissa egenskaper. Idag kommer vi att gå igenom några termer och kvantiteter associerade med växelströmmen.
Toppvärde för en AC-vågform
En av nyckelegenskaperna för en växelströmsvågform, förutom frekvens och period, är amplituden som representerar det maximala värdet för en alternerande vågform eller som bättre känt, toppvärdet.
Topp som ordet betecknar är det högsta uppnådda värdet av en växelströms (eller spännings) vågform under en halv cykel av vågformen mätt från baslinjens startpunkt vid noll. Detta ger oss en av de största skillnaderna mellan växelström och likström, eftersom likströmsbaserade signaler är steady state-signaler, så de upprätthåller en konstant amplitud som alltid är lika med storleken på likströmmen eller spänningen. I rena sinusvågor är toppvärdet alltid detsamma för både de positiva och negativa halvcyklerna som gör en fullständig cykel (+ Vp = -Vp), men detta gäller inte för andra inga sinusformade vågformer som används för att representera den växlande ström, eftersom olika halvcykler tenderar att ha olika toppvärden.
Momentana värden på spänning och ström
Det ögonblickliga värdet för en växelspänning eller ström är värdet på strömmen eller spänningen vid ett visst ögonblick under vågformens cykel.
Tänk på bilden nedan.
Det momentana spänningsvärdet ges av ekvationen;
V = Vpsin2πFt
Där Vp = värdet på toppspänningen
Strömens momentana värde erhålls också med ett liknande uttryck
I = Ipsin2πFt
Genomsnittligt värde för en AC-vågform
Medelvärdet eller medelvärdet för en växelström är medelvärdet av alla momentana värden under en halvcykel. Det är förhållandet mellan alla momentana värden och antalet momentana värden som valts under en halv cykel.
Genomsnittsvärdet för en växelströmsvågform ges av ekvationen;
Där V1… Vn är det momentana spänningsvärdet under halvcykeln.
Genomsnittsvärdet ges också av ekvationen;
Vavg = 0,637 * Vp
Där Vp är det maximala / toppvärdet för spänningen i den cykeln.
Samma ekvation gäller också för ström och allt vi behöver göra är att byta spänning i ekvationen för ström.
Genomsnittsvärdet för en växelströmsvåg mäts endast under en halv cykel av en enskild anledning; mätt över en hel cykel är det resulterande medelvärdet alltid lika med noll eftersom medelvärdet för den positiva halvcykeln kommer att avbryta det för den negativa halvcykeln och som ett resultat kommer uttrycket baserat på ekvationen ovan att utvärderas till noll.
Rotvärde kvadrat (RMS) värde för en AC-vågform
Kvadratroten av summan av kvadraterna för medelvärdena för en växelström eller spänning hänvisas till som rotens medelkvadrat eller RMS-värde för spänningen eller strömmen. Det ges av relationen;
Där i1 till in representerar momentana strömvärden.
Eller
Där Ip är maximal eller toppström.
Samma uppsättning ekvationer håller för spänning och vi behöver bara ersätta ström med spänning i ekvationerna.
Det är tillrådligt att RMS-värdena för spänning och ström används så mycket som möjligt när du gör växelströmsrelaterade beräkningar förutom när du utför genomsnittliga effektrelaterade beräkningar. Anledningen till detta är det faktum att de flesta mätinstrument (multimeter) som används för att mäta växelspänning och ström ger sina utgångar som rms-värden. Så mycket som möjligt för att undvika fel bör man bara använda Vp för att hitta Ip och Vrms för att hitta Irms och vice versa eftersom dessa kvantiteter skiljer sig helt från varandra.
Formfaktor
En annan mängd associerad med en växelström som vi behöver titta på är formfaktorn.
Formfaktorn är en parameter som används för att beskriva växelströmsvågformer och ger genom förhållandet mellan RMS-värdet för den växlande storleken och medelvärdet.
Där Vp är topp eller maximal spänning.
Ett av sätten att bestämma om en sinusvåg är ren är via formfaktorn, som för en ren sinusvåg alltid ger ett värde på 1,11.
Vi kan också härleda Irms från ovanstående ekvation som:
Formfaktor = (0,707 x Vp) / (0,637 x Vp) 1,11 = Irms / Vavg Irms = 1,11 x Vavg
En annan tillämpning av formfaktorer finns i digitala multimetrar som används för att mäta växelström eller spänning. De flesta av dessa mätare skalas vanligtvis för att visa RMS-värdet på sinusvågor som de är konstruerade för att få genom att beräkna medelvärdet och multiplicera med formfaktorn för en sinus (1.11) eftersom det kan vara lite svårt att digitalt beräkna rms-värden. För AC-vågformer som inte är rena sinusformade kan avläsningen från en multimeter ibland vara lite felaktig.
Crest Factor
Den sista kvantiteten som är kopplad till växelströmmen som vi kommer att prata om i den här artikeln är Crest Factor.
Toppfaktorn är förhållandet mellan toppvärdet för en växelström eller spänning till vågformens rotmedelvärde. Matematiskt ges det av ekvationen;
Där Vpeak är den maximala amplituden för vågformen.
För en ren sinusvåg, som liknar formfaktorn, är toppfaktorn alltid fixerad till 1,414.
Vi kan också härleda Irms från ovanstående ekvation som:
1,414 = Vpeak / (0,707 x Vpeak) Vrms = V-topp / 1,414 Vrms = 0,707 x Vpeak
Toppfaktorn är huvudsakligen en indikation på hur höga topparna i en växlande kvantitet är. I likström är till exempel toppfaktorn alltid lika med 1 vilket är en indikation på bristen på toppar i vågformen för en likström.
För att fungera som ett slags nyckelpunkten nedan är en tabell som visar formfaktorer och toppfaktorer för olika typer av vågformer som används för att representera AC-vågformer.
