Форма тока – форма тока в плечах дифзащиты (Страница 1) — Студенческий Раздел — Советы бывалого релейщика

Действующее значение переменного тока — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Действующее (эффективное) значение переменного тока равно величине такого постоянного тока, который за время, равное одному периоду переменного тока, произведёт такую же работу (тепловой или электродинамический эффект), что и рассматриваемый переменный ток.

В современной литературе чаще используется математическое определение этой величины — среднеквадратичное значение переменного тока. Иначе говоря, действующее значение переменного тока можно определить по формуле:

I=1T∫0Ti2dt.{\displaystyle I={\sqrt {{\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}i^{2}dt}}.}

Действующее значение в типичных случаях[править | править код]

Приведены формулы для электрического тока. Аналогичным образом определяются действующие значения ЭДС и напряжения.

Синусоида[править | править код]

{\displaystyle I={\sqrt {{\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}i^{2}dt}}.}

Для синусоидального тока:

I=12⋅Im≈0,707⋅Im,{\displaystyle I={\frac {1}{\sqrt {2}}}\cdot I_{m}\approx 0{,}707\cdot I_{m},}

где

Im{\displaystyle I_{m}} — амплитудное значение тока.

Прямоугольная форма[править | править код]

Для тока, имеющего форму однополярного прямоугольного импульса, действующее значение тока зависит от скважности:

I=ImD,{\displaystyle I=I_{m}{\sqrt {D}},}

где

D{\displaystyle D} — коэффициент заполнения (величина, обратная скважности).

В частности, для тока, имеющего форму однополярного меандра (коэффициент заполнения 0,5):

I=Im0,5≈0,707⋅Im.{\displaystyle I=I_{m}{\sqrt {0,5}}\approx 0,707\cdot I_{m}.}

Для тока, имеющего форму двухполярного меандра:

I=Im.{\displaystyle I=I_{m}.}

Треугольная форма[править | править код]

Для тока треугольной и пилообразной формы (независимо от того, меняется ли направление тока):

I=13⋅Im≈0,577⋅Im.{\displaystyle I={\frac {1}{\sqrt {3}}}\cdot I_{m}\approx 0{,}577\cdot I_{m}.}

Трапециевидная форма[править | править код]

Для тока трапециевидной формы действующее значение можно определить разбив период на отрезки положительного фронта, действия максимального значения и отрицательного фронта:

I=Imt1+3t2+t33T,{\displaystyle I=I_{m}{\sqrt {\frac {t_{1}+3t_{2}+t_{3}}{3T}}},}

где

t1{\displaystyle t_{1}} — длительность положительного фронта;
t2{\displaystyle t_{2}} — длительность действия максимального значения;
t3{\displaystyle t_{3}} — длительность отрицательного фронта;
T{\displaystyle T} — длительность полного периода.

Дугообразная форма[править | править код]

Для тока имеющего форму дуги (половины окружности):

I=Im23≈0,816⋅Im.{\displaystyle I=I_{m}{\sqrt {\frac {2}{3}}}\approx 0{,}816\cdot I_{m}.}

В англоязычной технической литературе для обозначения действующего значения употребляется термин effective value — эффективное значение. Также применяется аббревиатура

RMS или rms — root mean square — среднеквадратичное (значение).

Электроизмерительные приборы (амперметры, вольтметры) для измерения в цепях переменного тока обычно градуируются так, чтобы их показания соответствовали действующему значению синусоидального тока или напряжения. При измерении несинусоидальных токов и напряжений приборы различных систем могут давать разные показания[1].

  • «Справочник по физике», Яворский Б. М., Детлаф А. А., изд. «Наука», 1979 г.1
  • Курс физики. А. А. Детлаф, Б. М. Яворский М.: Высш. шк., 1989. § 28.3, п.5
  • «Теоретические основы электротехники», Л. А. Бессонов: Высш. шк., 1996. § 7.8 — § 7.10

2. Формы волн переменного тока | 1. Основы теории переменного тока | Часть2

2. Формы волн переменного тока

Формы волн переменного тока

Когда генератор вырабатывает напряжение переменного тока, это напряжение определенным образом меняет свою полярность с течением времени. Если посмотреть на график изменения полярности переменного напряжения, то можно увидеть «волну», известную как синусоида:

 

 

На графике напряжения, генерируемого электромеханическим генератором, изменение полярности происходит плавно, уровень напряжения меняется наиболее быстро на нулевой линии («точка пересечения») и наиболее медленно на пике. Если графически изобразить синусоидальную функцию в диапазоне от 0 до 360 градусов, то мы получим то же чередование, что представлено в таблице ниже:

 

Угол (o)Синус углаволнаУгол (o)Синус углаволна
0
0.0000 ноль 180 0.0000 ноль
15 0.2588 + 195 -0.2588
30 0.5000 + 210 -0.5000
45 0.7071 + 225 -0.7071
60 0.8660 + 240 -0.8660
75 0.9659 + 255 -0.9659
90 1.0000 +максимум 270 -1.0000 -минимум
105 0.9659 + 285 -0.9659
120 0.8660 + 300 -0.8660
135 0.7071 + 315 -0.7071
150 0.5000 + 330 -0.5000
165 0.2588 + 345 -0.2588
180 0.0000 ноль 360 0.0000 ноль

 

Причина, по которой электромеханический генератор  выдает переменный ток в виде синусоиды, тесно связана с физическими процессами его работы. Напряжение, возникающее на неподвижных обмотках при вращении магнита, пропорционально скорости изменения магнитных силовых линий, расположенных перпендикулярно обмоткам (Закон электромагнитной индукции Фарадея). Эта скорость будет наибольшей в моменты прохождения полюсов магнита в непосредственной близости от обмоток, и наименьшей, когда полюсы магнита находятся дальше всего от обмоток. Математически, скорость изменения магнитного потока при вращении магнита соответствует функции синусоиды, из чего можно сделать вывод, что напряжение, возникающее на обмотках, подчиняется той же функции.

Если проследить за изменением напряжения (возникающего на генераторе переменного тока) от любой точки синусоиды до точки, в которой форма волны начинает повторяться, мы увидим один цикл волны. Его легче всего заметить, если посмотреть на часть синусоиды между двумя максимумами или минимумами, а также между любыми соответствующими точками на графике. Отметки на горизонтальной оси графика представляют собой область синусоиды, а также угловое положение вала генератора при вращении (см. рисунок ниже).

 

 

Поскольку горизонтальная ось данного графика может обозначать как положение вала в градусах, так и время, циклы чаще всего измеряются в единицах времени: в секундах или долях секунды. В ходе измерений один цикл часто называют периодом волны. Период волны всегда составляет 360°, и время его прохождения зависит от скорости колебаний напряжения.

Более популярной мерой описания изменений напряжения переменного тока является скорость его колебаний или частота. Единицей измерения частоты является герц (Гц). Один Герц означает одно колебание волны (один полный цикл) за одну секунду.  В Соединенных Штатах Америки стандартом сетевого напряжения принята частота 60 Гц. Это означает, что напряжение переменного тока совершает 60 полных циклов колебаний в секунду. В Европе и России, где стандарт частоты для линий электропередач составляет 50 Гц,  напряжение переменного тока совершает 50 полных циклов колебаний в секунду. Радиопередатчик, вещающий на частоте 100 МГц, совершает 100 миллионов циклов колебаний в секунду.

До введения Герца частота просто выражалась как количество циклов в секунду. На старых измерительных приборах вместо Гц можно встретить старое обозначение ЦВС (Циклов В Секунду). Многие думают, что замена такой понятной единицы как «цикл в секунду» на герц влечет за собой потерю ясности. Подобное изменение произошло, когда стоградусная шкала для измерения температуры была заменена шкалой Цельсия. В наименовании «стоградусная шкала»  отражены температуры таяния и кипения воды.  Использование же имени собственного (Цельсий),  никак не объясняет происхождение и значение единицы измерения.

Период и частота математически обратны друг другу. То есть, если период волны составляет 10 секунд, ее частота будет равна 0,1 Гц, или 1/10 цикла в секунду:

 

 

На рисунке ниже вы можете увидеть осциллограф. Этот прибор используется для  отображения изменений напряжения во времени на графическом экране. Вам  наверняка знакомы электрокардиографы, используемые в медицине для определения частоты сердечных ударов пациента в определенный промежуток времени. Электрокардиограф – это особый вид осциллографа, специально сконструированный для медицинских целей. Осциллографы общего назначения способны отображать на своем экране напряжения любых источников, представляя их в виде графика (с учётом времени в качестве независимой переменной). Знание взаимосвязи между периодом и частотой очень поможет вам при анализе напряжения переменного тока на экране осциллографа. Измеряя период волны на горизонтальной оси экрана осциллографа, и соотнося его со значением времени (в секундах), можно определить частоту в герцах.

 

 

Напряжение и ток никоим образом не являются единственными физическими переменными, подверженными изменению во времени. В повседневной жизни мы гораздо чаще сталкиваемся с таким явлением, как звук. Звук представляет собой попеременное сжатие и декомпрессию  молекул воздуха (продольные волны), субъективно интерпретируемые слухом как физическое ощущение. Поскольку переменный ток – это волновое явление, его поведение сходно с другими волновыми явлениями, в том числе и со звуком. По этой причине, звук (в особенности структурированная музыка) представляет собой отличную аналогию для понимания концепции переменного тока.

В музыкальных терминах частота эквивалентна высоте звука. Низкие ноты (туба или фагот) состоят из относительно медленных вибраций воздушных молекул (низкая частота). Высокие ноты (флейта или свисток) состоят из тех же вибраций воздуха, но колеблющихся с много большей скоростью (высокая частота). На рисунке ниже представлена таблица, представляющая фактические частоты для ряда обычных музыкальных нот.

 

 

Самые наблюдательные из вас заметят, что все ноты данной таблицы, обозначенные одним буквенным символом, имеют соотношение по частоте равное 2:1. Например, частота первой ноты, обозначенной буквой А (нота ля), составляет 220 Гц. Частота следующей по высоте ноты ля составляет уже 440 Гц (ровно в два раза больше циклов звуковой волны в секунду). Тот же коэффициент 2:1 имеет место для первой ноты ля-диез (233,08 Гц) и для следующей ноты ля-диез (466,16 Гц), а также для всех подобных пар нот в таблице.

На слух две ноты, частота которых различается в два раза, звучат как один и тот же звук. Такое сходство в звучании общепризнано в музыке, а самый короткий промежуток звукоряда, разделяющий одинаковые пары нот, называется

октавой. Согласно этому правилу, следующая по высоте нота ля (на одну октаву выше от 440 Гц) будет иметь частоту 880 Гц, а частота ноты ля одной октавой ниже 220 Гц. будет равна 110 Гц. Вид клавиатуры пианино поможет нам расставить все по своим местам (cм. рисунок ниже).

 

 

Как видно, одна октава равна семи белым клавишам на клавиатуре пианино. Известная музыкальная символика (до-ре-ми-фа-соль-ля-си) –, а именно этот шаблон обессмертил причудливую песенку Роджерса и Хаммерстайна в «Звуках музыки» — составляет одну октаву от одной ноты «до» до другой.

Несмотря на то, что электромеханические генераторы  и многие другие физические явления как правило выдают синусоиды, это не единственный существующий вид переменной волны. Электронные схемы могут генерировать и другие формы волн переменного тока. На рисунке ниже вы можете увидеть некоторые из них.

 

 

Эти формы волн ни в коем случае не охватывают все существующие волны в природе. Они представляют собой лишь зафиксированные под определенными названиями наиболее распространенные типы волн. Даже в цепях, в которых теоретически должны возникать «чистая» синусоида, квадрат, треугольник или зуб пилы, в реальности формируются искаженные версии перечисленных типов волн. Некоторые формы волн имеют настолько сложную структуру, что она не поддается какой либо классификации. Для упрощения ситуации можно сказать, что любая форма кривой, имеющая близкое сходство с правильной синусоидой именуется синусоидальной, а любая другая классифицируется как несинусоидальная.  При разработке электронных схем всегда нужно учитывать формы волн переменного тока, так как от этого зависит функционирование схемы в целом.

1. Электрический ток. Его виды.

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. За направление тока принимается движение положительных зарядов.

Характеристики тока:

1. Сила тока — это скалярная физическая величина, равная отношению заряда, протекающего через поперечное сечение проводника, ко времени его протекания.

I = q/t

[ I ] = 1A

2. Плотность тока – величина, равная отношению силы тока к площади поперечного сечения проводника.

j = I/S

[ j ] = 1 A/м²

Постоянным называется ток, сила и направление которого с течением времени не изменяется.

I

t

Переменным называется ток, величина и направление которого изменяется с течением времени (например, это может быть периодический ток — здесь заряд , сила тока и напряжение изменяются по периодическим законам .

Различают ток проводимости– он обусловлен перемещением электронов металла относительно ионов решетки. При перемене полюсов заряды создают колебательное движение.

Различают также ток смещения– он обусловлен смещением электрических зарядов на границе проводник- диэлектрик.

По форме кривой зависимости Iотtразличают:

  • синусоидальный ток;

  • прямоугольный ток;

  • треугольный ток;

  • трапециевидный ток;

  • игольчатоэкспаненциальный ток.

I

t

t

t

t

t

Для практических целей чаще применяется синусоидальный ток.

Переменный ток характеризуется действующими (эффективными) значениями силы тока и напряжения.

Iдейств. = Imax / 2

Uдейств. =Umax / 2

Действующее значение силы переменного тока равно значению силы постоянного тока, эквивалентного данному переменному по своему тепловому действию.

Первичное действие переменного тока заключается в смещении ионов в растворах электролитов и их перераспределении, а также в изменении поляризации диэлектрика. Т.к. подвижность ионов различна, то происходит изменение их концентрации по обе стороны клеточной мембраны. Это вызывает изменение функционального состояния клетки.

Наиболее сильное раздражающее действие оказывает импульсный ток.

Виды импульсных токов:

1.прямоугольный

2.треугольный

3.пилообразный.

I

t

t

t

Где t– длительность импульса,

to– длительность паузы,

х- амплитуда (максимальное значение тока).

Раздражающее действие зависит от длительности импульса, его формы, частоты, амплитуды. Оно проявляется для возбудимых тканей – нервной, мышечной, железистой.

В зависимости от условийток оказывает лечебное или поражающее действие. К лечебным действиям относятся:

Вопрос № 2.

Особенности импеданса живых тканей.

Импеданс – суммарное сопротивление цепи переменному току.

R C L

R – активное сопротивление

Xc реактивное

X сопротивление

Xc- емкостное сопротивление

Xc=1/wc=1/2πνс

X — индуктивное сопротивление

X =wL=2πνL

Z=R²+(Xc-X) ² — импеданс (суммарное сопротивление).

При пропускании переменного тока живую ткань можно рассматривать, как электрическую цепь, состоящую из определенных элементов. Экспериментально установлено, что эта цепь обладает активным и емкостным сопротивлениями. Аналогов индуктивности в живых тканях не обнаружено.

Т.о. живая ткань, как цепь переменного тока , является неполной цепью.

R C

Z=R²+Xc²

С увеличением частоты тока емкостное сопротивление, а, следовательно, и импеданс, снижаются.

Переменный электрический ток

Переменный электрический ток

В данной статье расскажем что такое переменный электрический ток и трехфазный переменный переменный ток.

Понятие переменного электрического тока даётся в учебнике физики общеобразовательного учебного заведения — школы. Переменный электрический ток — ток имеющий форму гармонического синусоидального сигнала, основными характеристиками которого являются действующее напряжение и частота, с течением времени изменяется по направлению и величине.

Частота – это количество полных изменений полярности переменного электрического тока за одну секунду. Это означает, что ток, в обычной бытовой розетке частотой 50 Герц за одну секунду меняет своё направление с положительного значения на отрицательное и обратно ровно пятьдесят раз. Одно полное изменение направления (полярности) электрического тока с положительного значения на отрицательное и снова на положительное называют — периодом колебания электрического тока. В течение периода Т переменный электрический ток меняет своё направление дважды.

Для визуального наблюдения синусоидальной формы переменного тока обычно используют осциллограф. Для исключения поражения электрическим током и защиты осциллографа от сетевого напряжения по входу, используют разделительные трансформаторы. Для измерения периода нет разницы, по каким равнозначным (равноамплитудным) точкам его измерять. Можно по максимальным положительным, или отрицательным вершинам, а можно и по нулевому значению. Это поясняется на рисунке.

Синусоидальная форма переменного токаСинусоидальная форма переменного тока

Из учебника физики мы знаем, что переменный электрический ток вырабатывается с помощью электрической машины – генератора. Простейшая модель генератора это магнитная рамка, вращающаяся в магнитном поле постоянного магнита.

Представим себе прямоугольную проволочную рамку с несколькими витками, равномерно вращающуюся в однородном магнитном поле. Возникающая в этой рамке э.д.с. индукции меняется по синусоидальному закону. Период колебания Т переменного электрического тока – это один полный оборот магнитной рамки вокруг своей оси.

картинка-схема магнитной рамки магнитная рамка

Одними из важных характеристик электрического тока являются две величины переменного электрического тока – максимальное значение и среднее значение.

Максимальное значение напряжения электрического тока Umax — это величина напряжения, соответствующая максимальному значению синусоиды.

Среднее значение напряжения электрического тока Uср — это величина напряжения, равная значению 0,636 от максимального. Математически это выглядит так:

Uср = 2 * Umax / π = 0,636 Umax

Синусоиду максимального напряжения можно проконтролировать на экране осциллографа. Понять, что такое среднее значение переменного электрического напряжения можно проведя эксперимент по рисунку и описанию ниже.

Осциллограмма полуволныОсциллограмма полуволны

Используя осциллограф, подключите к его входу синусоидальное напряжение. Ручкой вертикального смещения развёртки переместите «ноль» развёртки на самую нижнюю линию шкалы экрана осциллографа. Растяните и сместите горизонтальную развёртку так, чтобы одна полуволна синусоидального напряжения поместилась в десять (пять) клеток экрана осциллографа. Ручкой вертикальной развёртки (усилением) растяните развёртку так, чтобы максимальная амплитуда полуволны поместилась ровно в десять (пять) клеток экрана осциллографа. Определите амплитуду синусоиды на десяти участках. Суммируйте все десять значений и поделите на десять – найдите его «средний балл». В результате Вы получите значение напряжения, приблизительно равное 6,36 от его максимального значения — 10.

Измерительные приборы – вольтметры, цешки, мультиметры для измерения переменного напряжения имеют в своей схеме выпрямитель и сглаживающий конденсатор. Эта цепочка «округляет» множитель разницы максимального и измеряемого напряжения до числа 0,7. Поэтому, если Вы будете наблюдать на экране осциллографа синусоиду напряжения амплитудой 10 вольт, то вольтметр (цешка, мультиметр) покажет не 10, а около 7 вольт. Вы думаете что в Вашей домашней розетке – 220 вольт? Так и есть, но не совсем так! 220 вольт – это среднее значение напряжения бытовой розетки, усреднённое измерительным прибором — вольтметром. Максимальное же напряжение следует из формулы:

Umax = Uизм / 0,7 = 220 / 0,7 = 314,3 вольт

Именно поэтому, когда Вас «бъёт» током от электрической розетки 220 вольт, знайте, что это Ваша иллюзия. На самом деле, Вас трясёт напряжение около 315 вольт.

Трехфазный ток

Трехфазный переменный токНаряду с простым синусоидальным переменным током в технике широко используется так называемый трехфазный переменный ток. Мало того, трёхфазный электрический ток — это основной вид энергии используемый во всём мире. Трёхфазный ток приобрёл популярность по причине менее затратной передачи энергии на большие расстояния. Если для обычного (однофазного) электрического тока требуется два провода, то для трёхфазного тока, у которого энергия в три раза больше, требуется всего три провода. Физический смысл Вы узнаете в этой статье позже.

Представьте, если вокруг общей оси вращается не одна, а три одинаковые рамки, плоскости которых повернуты друг относительно друга на 120 градусов. Тогда возникающие в них синусоидальные э.д.с. также будут сдвинуты по фазе на 120 градусов (см. на рис).

Трехфазный электрический токТрехфазный электрический ток

Такие три согласованных переменных тока называют трехфазным током. Упрощённое расположение проволочных обмоток в генераторе трёхфазного тока иллюстрируется на рисунке.

Генератор трехфазного электрического токаГенератор трехфазного электрического тока

Подключение обмоток генератора по трём независимым линиям показано на рисунке ниже.

картинка-схема питания по независимым линиямсхема питания по независимым линиям

Такое подключение шестью проводами довольно громоздко. Так как для явлений в электрических цепях важны только разности потенциалов, то один проводник может использоваться сразу для двух фаз, без снижения нагрузочной способности по каждой из фаз. Другими словами, в случае подключения обмоток генератора по схеме «звезда» с использованием «нуля», передача энергии от трёх источников производится по четырём проводам (см. рис.), в которых один является общим – нулевым проводом.

картинка-схема питания по общим линиямсхема питания по общим линиям

По трём проводам может передаваться энергия сразу от трёх (фактически независимых) источников электрического тока соединённых «треугольником».

картинка-схема питания по треугольникусхема питания по треугольнику

В промышленных генераторах и преобразующих трансформаторах «треугольником» обычно подключается межфазное напряжение 220 вольт. При этом «нулевой» провод отсутствует.

«Звезда» применяется для передачи напряжения сети с использованием «нуля». При этом на фазе относительно «нуля» действует напряжение 220 вольт. Межфазное напряжение при этом равно 380 вольт.

Частым явлением во времена «нагло ворующей демократии» было сгорание бытовой аппаратуры в квартирах добропорядочных граждан, когда из-за слабой проводки сгорал общий «ноль», тогда в зависимости от того, какое количество бытовых приборов включено в квартирах, горели телевизоры и холодильники у того, кто их меньше всего включал. Вызвано это явлением «перекоса фаз», которое возникало при обрыве нуля. В розетку добропорядочных граждан вместо 220 вольт устремлялось межфазное напряжение 380 вольт. До настоящего времени во многих коммуналках и сооружениях напоминающих жильё наших российских городов и весей это явление до конца не искоренилось.

Форма — ток — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Форма — ток

Cтраница 1


Форма тока зависит от числа фаз и имеет иные соотношения между средними, амплитудными и действующими значениями по сравнению с токами синусоид.  [2]

Форма тока через диод определяется по вольтамперной характеристике диода при заданной форме напряжения. Например, если диод Ганна работает в режиме с задержкой образования домена при пороговом напряжении, времена рекомбинации и формирования домена малы по сравнению с периодом колебаний и форма напряжения на диоде синусоидальная, то форма тока определяется по вольтамперной характеристике ( см. рис. 8.16) в виде цикла ABCDEFA.  [3]

Форма тока 1 К1 отличается от прямоугольной, так как в цепи транзистора 7 / включено индуктивное сопротивление обмотки wy ( рис. XJ.  [4]

Форма тока та же, что и у напряжения питания, — синусоидальная.  [6]

Форма тока во вторичной обмотке выпрямительного трансформатора отличается от синусоидальной главным образом потому, что включенные последовательно с обмоткой вентили пропускают через нее ток не в течение всего периода, как это имеет место в обычных трансформаторах, а лишь в течение некоторой его части. В зависимости от схемы выпрямления и способа соединения обмоток трансформатора ток в его вторичных обмотках может содержать как переменную, так и постоянную составляющую. Постоянная составляющая тока не может передаваться электромагнитным путем; поэтому кривая тока первичной обмотки не может содержать постоянной составляющей. В результате различия формы токов в первичной и вторичной обмотках их приведенные эффективные значения, а следовательно, и расчетные мощности обмоток могут отличаться по величине друг от друга. Если в обычном трансформаторе расчетные мощности обмоток примерно равны друг другу, то в выпрямительном трансформаторе расчетная мощность первичной обмотки может быть и меньше расчетной мощности вторичной обмотки. Указанное обстоятельство является основной особенностью выпрямительного трансформатора и должно быть учтено в процессе его расчета. Это обстоятельство, характерное для выпрямительных трансформаторов, работающих в однополупериодной, трехфазной и некоторых других схемах выпрямления, также должно быть учтено в процессе их расчета.  [7]

Форма тока в нагрузке id изображена на рис. 5.8 г. Как видно, ток в нагрузке пульсирует 6 раз за период частоты сети. Кривая напряжения Ud на нагрузке повторяет форму кривой тока.  [9]

Форма тока в анодной цепи зависит от режима работы.  [11]

Форма тока i, содержащего высшие гармоники, существенно отличается от формы напряжения ик на колебательном контуре, которая весьма близка к синусоидальной. Высшие гармоники проходя-т в основном через конденсатор С, почти не вызывая на нем падения напряжения.  [13]

Форма токов, проходящих через эти диоды, юказана на рис. 7 6 и в.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

2.1 Основные параметры тока и напряжения

Электрические сигналы в виде напряжения характеризуются прежде всего мгновенным значением, т.е. значением напряжения в заданный момент времени. Мгновенные значения напряжений представляют интерес при исследовании формы сигналов, например, с помощью осциллографа. К измеряемым параметрам относятся, в частности, наибольшее и наименьшее мгновенные значения сигнала в заданном интервале времени, называемые максимальным Umax и минимальным Umin значениями напряжения.

Пиковое значение Um (для гармонического колебания — амплитудное) — это наибольшее мгновенное значение напряжения u(t) за время измерения Т. Если напряжение за время измерения или период изменяет знак, а кривая напряжения несимметрична, то различают положительные Um+ и отрицательные Um-пиковые значения.

Если сигнал содержит постоянную составляющую, она называется средним значением сигнала и определяется, как правило, за период (интервал усреднения) T.

. (2.1)

В том случае важными параметрами сигнала являются наибольшее и наименьшее значения переменной составляющей сигнала, называемые соответственно пиковым отклонением «вверх» (Uв) и пиковым отклонением «вниз» (Uн).

Если сигнал не содержит постоянной составляющей (например, гармонический сигнал или меандр), он будет характеризоваться средневыпрямленным значением

(2.2)

и амплитудой Um. Величина

А = Umax — Umin = Uв — Uн = 2Um (2.3)

называется размахом сигнала. Для однополярных сигналов

Uсв =

Наконец, важным параметром является среднеквадратическое значение сигнала, определяемое по формуле

(2.4)

и характеризующее энергетический уровень его (в литературе Uск называют еще действующим или эффективным значением сигнала).

Существует определенная связь между всеми перечисленными параметрами, зависящая от формы сигнала. Эту связь принято характеризовать коэффициентами амплитуды (пиковости) kа, формы kф, и усреднения kу, причем

(2.5)

В таблице 2.1 в качестве примеров приведены значения kа, kф и kу для гармонического и пилообразного напряжений, а также для меандра.

Таблица 2.1

Значения kа, kф и kу для напряжений различной формы

Форма напряжения

kа

kф

kу

Гармоническая (синусоидальная)

1,41

1,11

1,56

Однополярная пилообразная

1,73

1,16

2,00

Прямоугольной формы с симметричными полупериодами — меандр

1,00

1,00

1,00

Коэффициенты kа, kф и kу позволяют получать значения переменного напряжения, если известно одно из них и форма напряжения.

2.2 Зависимость показаний вольтметров от формы напряжения

Многочисленные электронные вольтметры, выпускаемые промышленностью, Содержат преобразователи различных типов: пиковые, квадратичные, средневыпрямленного значения. Шкалы электронных вольтметров градуируют в значениях различных параметров напряжения, причем далеко не всегда в значениях того параметра, который соответствует типу преобразователя. Например, преобразователь может быть пиковым, а шкала проградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения. Поэтому при подключении нескольких вольтметров к одному источнику напряжения результаты измерений могут быть неодинаковыми.

Оператор, измеряющий напряжение, должен уметь правильно определить результат измерения по показаниям прибора. Решая эту задачу, опираются на градуировочную характеристику вольтметра (зависимость между значениями величины на входе и выходе средства измерения), устанавливающую соотношение между показанием прибора Un и значением определенного параметра U напряжения, подаваемого на вход прибора:

Un = k U,

где k — градуировочный коэффициент, зависящий от типа преобразователя и измеряемого параметра. Коэффициент k обеспечивает получение прямого отсчета при измерении данного параметра.

k =

параметр напряжения, в значениях которого проградуирована шкала

параметр того же напряжения, соответствующий типу преобразователя

Из этой формулы видно, что если шкала вольтметра проградуирована в значениях параметра, соответствующего типу преобразователя, то градуировочный коэффициент k = 1.

Определим градуировочные коэффиценты для случаев, когда нет соответствия между типом преобразователя и значениями параметра, нанесенными на шкалу вольтметра.

1. Преобразователь пиковый, шкала проградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения. (В таких ситуациях обязательно следует указать форму напряжения, по которому градуировалась шкала прибора).

Тогда

k =

среднеквадратическое значение синусоидального напряжения

=

1

пиковое значение синусоидального напряжения

Шкалы подавляющего большинства стрелочных электронных вольтметров переменного тока градуируются в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения. Если преобразователь вольтметра квадратичный, то k = 1. Тогда показания прибора непосредственно соответствуют среденеквадратическому значению напряжения, т.е. Un = U. Для преобразователей других типов коэффициент k отличен от 1.

Иногда при измерении синусоидального напряжения вольтметром, шкала которого проградуирована в среднеквадратических значениях этого напряжения, интересуются другими параметрами — амплитудным (пиковым) или средневыпрямленным значениями. Данную задачу несложно решить, но измерения в этом случае будут косвенными. Для нахождения интересующего параметра используют известную зависимость между необходимым параметром и непосредственно измеряемым среднеквадратическим значением

Um = 1,41 U; Uсв = 0,9 U.

Данные соотношения справедливы только для синусоидальной формы напряжения.

При измерении напряжений несинусоидальной формы следует ответить на четыре следующих вопроса:

1. Какой параметр несинусоидального напряжения может быть измерен данным вольтметром?

2. Дает ли показание вольтметра непосредственно значение этого параметра?

3. Если не дает, то как по показанию вольтметра найти значение параметра, измеряемого данным вольтметром?

4. Как определить значения других параметров?

Последовательно ответим на эти вопросы.

1. Фактически измеряемый вольтметром параметр напряжения определяется типом преобразователя: каков преобразователь — пиковый, среднеквадратического или средневыпрямленного значений, таков и фактически измеряемый параметр. Данный вольтметр измеряет только тот параметр напряжения, который соответствует типу преобразователя.

2. Необходимо знать, в значениях какого параметра проградуирована шкала вольтметра. Если в формуле

Un = U,

коэффициент k = 1, то прибор показывает непосредственно значение измеряемого параметра.

3. Вычисляем градуировочный коэффициент k согласно приведенной формуле и, пользуясь градуировочной характеристикой, записываем уравнение, связывающее конкретный параметр напряжения с показанием вольтметра

.

Так, если преобразователь данного вольтметра пиковый, а шкала проградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения, то k = , U = Um и, следовательно Um = .

4. Чтобы найти значения параметров напряжения, не соответствующих типу преобразователя, необходимо располагать знаниями коэффициентов амплитуды и формы или моделью исследуемого сигнала (описанием формы напряжения), подаваемого на вход вольтметра.

Uск = ; Uсв = ,

где Ка и Кф — коэффициенты амплитуды и формы исследуемого сигнала.

Измеряя параметры несинусоидального напряжения вольтметром с закрытым входом, следует учитывать, что на преобразователь поступает напряжение исследуемого сигнала без постоянной составляющей. Форма этого напряжения будет отличаться от формы напряжения исходного сигнала и будет характеризоваться «своими» значениями коэффициентов амлитуды и формы:

и

Причем в общем случае  Ка и  Kф.

форма тока — это… Что такое форма тока?

  • форма волны — форма сигнала Функция, характеризующая распределение электромагнитной волны в пространстве или описывающая зависимость изменения параметров электрического сигнала (напряжения, тока, мощности) от времени и частоты. Форма волны или сигнала может… …   Справочник технического переводчика

  • форма — 3.2 форма (form): Документ, в который вносятся данные, необходимые для системы менеджмента качества. Примечание После заполнения форма становится записью. Источник: ГОСТ Р ИСО/ТО 10013 2007: Менеджмент организации. Руководство по документированию …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Форма кривой рабочего тока лампы — 8.2. Форма кривой рабочего тока лампы Максимальное значение коэффициента амплитуды (отношение амплитудного значения тока лампы к его действующему значению) при работе ПРА с номинальной лампой при Нормируемом значении напряжения должно быть не… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Форма кривой тока сети — 8.1. Форма кривой тока сети Гармоники тока, потребляемого светильником, должны соответствовать МЭК 555 2. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Форма 17 — 14.18 Форма 17 «Температура насыщения нефти парафином», ОСТ 39.034 76. В заголовке указывают давление эксперимента. В графу 1 записывают температуру ступеней, в графу 2 соответствующие значения силы тока (фототок). Под таблицей помещают график… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Дифференциальная форма — порядка или форма  кососимметрическое тензорное поле типа на касательном расслоении многообразия. Дифференциальные формы были введены Эли Картаном в начале XX века. Формализм дифференциальных форм оказывается удобен во многих разделах… …   Википедия

  • Замкнутая форма — Дифференциальная форма порядка k или k форма кососимметрическое тензорное поле типа на касательном расслоении многообразия. Дифференциальные формы были введены Картаном в начале XX века. Формализм дифференциальных форм оказывается удобен во… …   Википедия

  • коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения (тока) — Величина, равная отношению действующего значения суммы гармонических составляющих к действующему значению основной составляющей переменного напряжения (тока). Примечание. Для целей стандартизации допускается относить к номинальному напряжению… …   Справочник технического переводчика

  • коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения (тока) — Величина, равная отношению действующего значения суммы гармонических составляющих к действующему значению основной составляющей переменного напряжения (тока). Примечание. Для целей стандартизации допускается относить к номинальному напряжению… …   Справочник технического переводчика

  • Высоковольтная линия постоянного тока — (HVDC) используется для передачи больших электрических мощностей по сравнению с системами переменного тока. При передаче электроэнергии на большие расстояния устройства системы HVDC менее дороги и имеют более низкие электрические потери. Даже при …   Википедия

  • Силовые вилки и розетки для переменного тока — Эта статья  о конструкции, технических особенностях и истории развития штепсельных разъёмов. О стандартах на штепсельные разъёмы, принятых в разных странах см. Список стандартов штепсельных разъёмов …   Википедия

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *