Amplitude, durchschnittlich, effektiv. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur

 Kommentare zum Artikel

Der Artikel widmet sich dem Einfluss der Form des elektrischen Stroms auf seine Wirkung. Es geht auch um die Messung der Spannung und des Stroms verschiedener elektrischer Wellenformen.

Zunächst ist daran zu erinnern, dass ein elektrischer Wechselstrom unabhängig von seiner Form durch die Amplitude Iampl (gleichbedeutend mit Maximum), den Durchschnittswert Iav und den effektiven Wert Ieff (rms, effektiv) gekennzeichnet ist. Die Wirkung des Stroms auf verschiedene Lasten, wenn sich seine Form ändert, variiert auf unterschiedliche Weise.

Beispielsweise halbiert sich der Ladestrom einer Batterie beim Übergang von der Vollweggleichrichtung zur Einfach-Einweggleichrichtung. Handelt es sich bei der Last des Gleichrichters um eine Heizung, halbiert sich bei einer solchen Formänderung nicht der Strom, sondern die Leistung. Da, wie Sie wissen, die Leistung P proportional zum Quadrat des Stroms ist (P \u2d IXNUMXR), verringert sich der Strom bei Einweggleichrichtung nicht um die Hälfte, sondern um einmal! Um solche Widersprüche zu vermeiden, werden die obigen Konzepte eingeführt.

Die erste der drei Größen, die den Wechselstrom charakterisieren, ist seine Höchstwerte Iampl. Er entspricht dem maximalen Momentanwert des Stroms für den Zeitraum seiner Änderung. Seltsamerweise ist die Stromamplitude im Hinblick auf die Auswirkung verschiedener Stromformen auf verschiedene Lasten am wenigsten aussagekräftig. Deshalb wird der Wert des Wechselstroms durch den Vergleich seiner Wirkung mit der des Gleichstroms bestimmt.

Durchschnitt Der Wert eines Wechselstroms ist der Wert eines solchen Gleichstroms, der im gleichen Zeitraum die gleiche elektrische Ladung trägt wie ein Wechselstrom. Bei einem Wechselstrom, dessen Form symmetrisch zur Zeitachse ist (z. B. ein Sinussignal), ist der Durchschnittswert des Stroms Null. Daher wird unter dem Durchschnittswert üblicherweise der gleichgerichtete Mittelwert verstanden, also der Durchschnittswert des Stroms nach der Gleichrichtung. Der Durchschnittswert des Stroms charakterisiert seine Wirkung, beispielsweise beim Laden einer Batterie.

Wirksam Der Wert des Wechselstroms ist der Wert des Gleichstroms, der beim Durchgang durch eine aktive lineare Last (z. B. einen Widerstand) im gleichen Zeitraum die gleiche Wärmemenge freisetzt, wie der Wechselstrom in dieser Last freisetzt. Bei Heizgeräten kommt es auf den Effektivwert des Stroms an.

Um die Form periodischer Signale zu charakterisieren, werden zwei Parameter eingeführt: der Amplitudenfaktor ka=Iampl/Ieff und der Formfaktor kf=Ieff/Iav.rect.

Bei der häufigsten Wellenform – Sinus – sind die betrachteten Werte:

Grafisch ist der Durchschnittswert des Wechselstroms die Fläche unter der Kurve, die die Abhängigkeit des Stroms von der Zeit charakterisiert. Der Effektivwert entspricht der Quadratwurzel der Fläche unter der Kurve, die die Abhängigkeit des Quadrats des Stroms von der Zeit beschreibt. Auf Abb. 1 zeigt Diagramme für ein herkömmliches Sinussignal I(t)/Iampl und sein Quadrat (I(t)/Iampl)2. Aus einem Vergleich der Diagramme ist ersichtlich, dass das Quadrat des Stroms (und die Momentanleistung ist proportional dazu) mit doppelter Frequenz im Vergleich zum Strom pulsiert. Darüber hinaus ist die Abweichung der Kurve des Quadrats des Stroms relativ zur Linie auf dem Niveau von 0,5 nach oben und unten gleich. Bei der Berechnung der Fläche unter dieser Kurve werden die Abweichungen kompensiert, das heißt, sie beträgt die Hälfte der Fläche unter der den Gleichstrom charakterisierenden Geraden. Da der Effektivwert des Stroms proportional zur Quadratwurzel der Fläche ist, ist es offensichtlich, dass er in ist kleiner als der Amplitudenwert des Stroms.

Ohne Kenntnis der Integralrechnung lässt sich die Fläche unter der Sinuskurve I(t) / Iampl leider nicht bestimmen, man muss sich an die oben genannten Verhältnisse halten.

Für die Spannung eines elektrischen Wechselsignals gelten die gleichen charakteristischen Werte wie für den Strom – Amplitude Uampl, Mittelwert Uav und effektiver Ueff. Die Verbindung zwischen ihnen ist dieselbe. Bei einer effektiven Netzspannung von 220 V beträgt die Amplitudenspannung 311 V, die mittlere gleichgerichtete Spannung beträgt 198 V.

In der Praxis ist ein Funkamateur mit elektrischen Signalen unterschiedlicher Form konfrontiert. Betrachten wir einige davon.

Sinusförmige Spannung (Abb. 2, a) mit Vollweggleichrichtung (Abb. 2, b) behält seine Eigenschaften bei und die durchschnittliche Spannung entspricht genau der durchschnittlichen gleichgerichteten Spannung.

Oben wurde gesagt, dass bei der Einfach-Einweggleichrichtung (Abb. 2, c) der durchschnittliche Spannungswert im Vergleich zur Vollweg-Gleichrichtung um die Hälfte und der Effektivwert um den Faktor abnimmt. Es ist leicht zu verstehen, dass, wenn in einem Leistungsregler eine von N Halbwellen an die Last weitergeleitet wird, die durchschnittliche Spannung um das N-fache sinkt (die Leistung in der Last nimmt um den gleichen Betrag ab) und die effektive Spannung um Zeiten.

Mäander (Abb. 2d). Dies ist die Bezeichnung für ein Signal, bei dem eine Hälfte der Periode ihrem Maximalwert und die andere Hälfte gleich Null ist (Abb. 2d). Für ihn entspricht der Durchschnittswert der halben Amplitude. Die Verlustleistung des Stroms dieser Form in der Last ist halb so groß wie die Leistung aus Gleichstrom, also der Effektivwert des Signals mal kleiner als die Amplitude. Bei einem bipolaren Mäander (Abb. 2e) fallen die Spannungen Uampl, Uav.rect und Ueff zusammen.

Rechteckige Impulsfolge (Abb. 2, f) mit einer Dauer t mit einer Wiederholungsperiode T. Für ein solches Signal gibt es den Begriff „Einschaltdauer“, der üblicherweise mit dem Buchstaben Q bezeichnet wird und als Verhältnis der Periode zu definiert ist die Pulsdauer: Q = T/t. Da der Signalstrom dieser Form Q-mal kürzer wirkt als Gleichstrom, ist der Durchschnittswert des Signals Q-mal kleiner als die Amplitude und der Effektivwert Zeiten.

Sägezahnsignal (Abb. 2, g, h). Für ihn ist der Durchschnittswert (gleichgerichteter Durchschnitt für Bipolar) gleich der halben Amplitude (die Fläche des Dreiecks ist gleich dem halben Produkt aus Grundfläche und Höhe). Um den Effektivwert zu berechnen, muss die Fläche unter der Parabel bestimmt werden, die die Abhängigkeit des Quadrats des Signals von der Zeit beschreibt. Es ist nicht so einfach, diese Fläche zu berechnen; in einer mathematischen Berechnung erhält man den Effektivwert in mal kleiner als die Amplitude.

Die gleiche Beziehung gilt auch für ein dreieckiges Signal (Abb. 2i), einschließlich eines bipolaren Signals (Abb. 2j).

Spannung am Ausgang des Phasenimpulsreglers (Abb. 2, l). Seine Form wird durch den Leitungswinkel a charakterisiert, der im Allgemeinen von 0 bis variieren kann . Der Amplitudenwert der Spannung dieser Form ist

Durchschnitt -

Wirksam -

wobei Uampl.s die Spitzenspannung des Netzwerks am Eingang des Reglers ist und der Winkel a in der letzten Formel im Bogenmaß eingesetzt werden muss.

Auf Abb. Abbildung 3 zeigt die durch diese Formeln beschriebenen Abhängigkeiten.

Wie reagieren Messgeräte auf unterschiedliche Wellenformen? Wir stellen zunächst fest, dass fast alle Zeiger- und Digitalmultimeter im Modus zur Messung von Gleichspannung und Gleichstrom den Durchschnittswert des untersuchten Signals ermitteln.

Zur Messung der effektiven Spannung und des Effektivstroms eignen sich Instrumente des elektromagnetischen Systems – auf ihrer Skala ist ein Bild des entsprechenden Vorzeichens aufgetragen (Abb. 4, a). Diese Geräte werden üblicherweise in verschiedenen Schalttafeln zur Steuerung der Netzspannung verwendet. Sie sind relativ einfach und kostengünstig, verbrauchen jedoch viel Strom, arbeiten in einem engen Frequenzbereich und haben eine nichtlineare Skala.

Spezielle Geräte zur genauen Messung der Effektivspannung in einem weiten Frequenzbereich sind aufwendig und teuer.

Um den Amplitudenwert der Spannung zu bestimmen, wird üblicherweise ein Diodengleichrichter mit geladenem Gleichstromvoltmeter und einem großen Kondensator verwendet (Abb. 4b). Die Genauigkeit einer solchen Messung reicht für eine Spannung aus, die viel höher ist als der Spannungsabfall an der Diode (ca. 0,6 V).

Zeiger- und Digitalmultimeter ermitteln bei der Überwachung von Wechselspannung und -strom den durchschnittlichen gleichgerichteten Wert und multiplizieren ihn mit dem Formfaktor des Sinussignals. Als Ergebnis sehen wir bei der Messung einer Sinusspannung ihren Effektivwert auf der Anzeige des Geräts. Bei jeder anderen Signalform ist die Interpretation der Ergebnisse von Messungen mit einem Wechselvoltmeter schwierig.

Wenn Sie beispielsweise ein Wechselspannungsmessgerät anschließen, das einen Einweggleichrichter verwendet und keinen Koppelkondensator am Eingang hat, zeigt es je nach Polarität des Anschlusses entweder Null oder einen Wert an, der doppelt so hoch ist wie der Effektivwert Ausgang eines Vollweggleichrichters. Wenn es an den Ausgang eines Einweggleichrichters angeschlossen ist, zeigt es entweder Null oder die effektive Spannung des nicht gleichgerichteten Signals an. In beiden Fällen sind die Messergebnisse unzuverlässig. Bei Vorhandensein eines Koppelkondensators ist die Interpretation der Messwerte noch schwieriger.

Um die unipolare Wechselspannung ohne spezielle Instrumente zu messen, sollte daher ein Gleichstromvoltmeter verwendet werden. Ein solches Voltmeter misst, wie bereits erwähnt, die Durchschnittsspannung, und um einen Effektivwert zu erhalten, sollten seine Messwerte mit dem Formfaktor multipliziert werden. Und um den Amplitudenwert zu erhalten, reicht es aus, mit dem Amplitudenfaktor zu multiplizieren.

Wenn man den Amplitudenwert der Spannung einer Folge von Rechteckimpulsen kennt, ist es nicht schwierig, aus dem Ergebnis der Messung des Durchschnittswerts das Tastverhältnis der Impulse zu bestimmen, was manchmal sehr praktisch ist.

Die Tabelle zeigt die Verhältnisse der Mittel- und Effektivwerte zur Amplitude sowie die Form- und Amplitudenkoeffizienten für die betrachteten Signale.

Autor: S. Biryukov, Moskau

Siehe andere Artikel Abschnitt Anfänger Funkamateur.

Lesen und Schreiben nützlich Kommentare zu diesem Artikel.

<< Zurück

Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Kunstleder zur Touch-Emulation 15.04.2024

In einer modernen Technologiewelt, in der Distanz immer alltäglicher wird, ist es wichtig, die Verbindung und das Gefühl der Nähe aufrechtzuerhalten. Jüngste Entwicklungen bei künstlicher Haut durch deutsche Wissenschaftler der Universität des Saarlandes läuten eine neue Ära der virtuellen Interaktionen ein. Deutsche Forscher der Universität des Saarlandes haben ultradünne Folien entwickelt, die das Tastgefühl über eine Distanz übertragen können. Diese Spitzentechnologie bietet neue Möglichkeiten der virtuellen Kommunikation, insbesondere für diejenigen, die weit von ihren Lieben entfernt sind. Die von den Forschern entwickelten ultradünnen, nur 50 Mikrometer dicken Folien lassen sich in Textilien integrieren und wie eine zweite Haut tragen. Diese Folien fungieren als Sensoren, die taktile Signale von Mama oder Papa erkennen, und als Aktoren, die diese Bewegungen an das Baby weiterleiten. Durch die Berührung des Stoffes durch die Eltern werden Sensoren aktiviert, die auf Druck reagieren und den ultradünnen Film verformen. Das ... >>

Petgugu Global Katzenstreu 15.04.2024

Die Pflege von Haustieren kann oft eine Herausforderung sein, insbesondere wenn es darum geht, Ihr Zuhause sauber zu halten. Das Startup Petgugu Global hat eine neue interessante Lösung vorgestellt, die Katzenbesitzern das Leben erleichtert und ihnen hilft, ihr Zuhause perfekt sauber und ordentlich zu halten. Das Startup Petgugu Global hat eine einzigartige Katzentoilette vorgestellt, die den Kot automatisch ausspülen kann und so Ihr Zuhause sauber und frisch hält. Dieses innovative Gerät ist mit verschiedenen intelligenten Sensoren ausgestattet, die die Toilettenaktivität Ihres Haustieres überwachen und nach dem Gebrauch eine automatische Reinigung aktivieren. Das Gerät wird an die Kanalisation angeschlossen und sorgt für eine effiziente Abfallentsorgung, ohne dass der Eigentümer eingreifen muss. Darüber hinaus verfügt die Toilette über einen großen spülbaren Stauraum, was sie ideal für Haushalte mit mehreren Katzen macht. Die Petgugu-Katzentoilettenschüssel ist für die Verwendung mit wasserlöslicher Streu konzipiert und bietet eine Reihe zusätzlicher ... >>

Die Attraktivität fürsorglicher Männer 14.04.2024

Das Klischee, dass Frauen „böse Jungs“ bevorzugen, ist schon lange weit verbreitet. Jüngste Untersuchungen britischer Wissenschaftler der Monash University bieten jedoch eine neue Perspektive zu diesem Thema. Sie untersuchten, wie Frauen auf die emotionale Verantwortung und Hilfsbereitschaft von Männern reagierten. Die Ergebnisse der Studie könnten unser Verständnis darüber verändern, was Männer für Frauen attraktiv macht. Eine von Wissenschaftlern der Monash University durchgeführte Studie führt zu neuen Erkenntnissen über die Attraktivität von Männern für Frauen. Im Experiment wurden Frauen Fotos von Männern mit kurzen Geschichten über deren Verhalten in verschiedenen Situationen gezeigt, darunter auch über ihre Reaktion auf eine Begegnung mit einem Obdachlosen. Einige der Männer ignorierten den Obdachlosen, während andere ihm halfen, indem sie ihm beispielsweise Essen kauften. Eine Studie ergab, dass Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten, für Frauen attraktiver waren als Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten. ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv Alte Minen und moderne Ökologie 04.03.2002 Ökologen sagen, dass die Bewohner der Erde immer noch von giftigen Substanzen, die vor zweitausend Jahren in alten Minen und Hütten produziert wurden, beeinträchtigt werden. Selbst jetzt bleiben vom Wind verwehte Schwermetallpartikel in hohen Konzentrationen und werden von Pflanzen, Tieren und Menschen absorbiert, die die alten Minenanlagen bewohnen, sagt Brian Pyatt von der University of Nottingham, England. Der Wissenschaftler untersuchte die Prozesse der Umweltverschmutzung im Wadi Fainan-Gebiet im Süden Jordaniens und maß die aktuellen Kupfer- und Bleikonzentrationen in dieser trockenen Region, in der die Babylonier, Assyrer, Römer und Byzantiner vor Tausenden von Jahren Bergbau betrieben Die Konzentrationen sind heute trotz der Langzeitwirkung von Wasser- und Winderosion außergewöhnlich hoch und stellen eine große Bedrohung für die Gesundheit der Beduinen dar, da sie Übelkeit, Durchfall, Krämpfe und sogar den Tod verursachen. Aufgrund des alten Bergbaus leiden die heutigen Nomaden der Gegend unter Magen-Darm- und Atemwegserkrankungen, chronischer Müdigkeit, Lähmungen und psychischen Störungen. Dieses Phänomen ist nicht nur im Nahen Osten zu finden. So ist das Tamar Valley im Südwesten Englands noch Ende des vorletzten Jahrhunderts durch die Abbauprodukte vergiftet.

Weitere interessante Neuigkeiten:

▪ Kamelmilch wird Medizin sein

▪ Ultra-recycelte Lebensmittel verkürzen das Leben

▪ Isolierte P6CU DC-DC-Module mit Kurzschlussschutz

▪ Kröten entwickeln sich vor unseren Augen

▪ Ladestationen für Elektroautos auf Parkplätzen

News-Feed von Wissenschaft und Technologie, neue Elektronik

Interessante Materialien der Freien Technischen Bibliothek:

▪ Abschnitt der Website Anwendung von Mikroschaltungen. Artikelauswahl

▪ Artikel Heute bin ich ein Genie. Populärer Ausdruck

▪ Artikel Woher kommen Truthähne? Ausführliche Antwort

▪ Artikel Senna von Alexandria. Legenden, Kultivierung, Anwendungsmethoden

▪ GP-Artikel für 80 Meter. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

▪ Artikel Wasserkerzenhalter. physikalisches Experiment

Hinterlasse deinen Kommentar zu diesem Artikel:

Alle Sprachen dieser Seite

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen

www.diagramm.com.ua
2000-2024