- ערך שיא של צורת גל AC
- ערכים רגעיים של מתח וזרם
- ערך ממוצע של צורת גל AC
- ערך ממוצע שורש (RMS) של צורת גל AC
- צורת פקטור
- גורם קרסט
סדרות מעגלי זרם אלה לקחו אותנו למסע שראה אותנו דנים במה באמת מתמקד AC, כיצד נוצר, כמה היסטוריות, מושגים מאחורי AC, צורת הגל שלו, מאפייניו וכמה מאפיינים. היום נעבור על כמה מונחים וכמויות הקשורים לזרם החלופי.
ערך שיא של צורת גל AC
אחד המאפיינים המרכזיים של צורת גל AC, מלבד תדירות ותקופות, הוא המשרעת המייצגת את הערך המרבי של צורת גל מתחלפת או כידוע יותר את ערך השיא.
שיא כפי שמציינת המילה, הוא הערך שהושג הגבוה ביותר על ידי צורת הגל של זרם חילופין (או מתח) במהלך חצי מחזור של צורת הגל הנמדדת מנקודת ההתחלה הבסיסית באפס. זה נותן לנו את אחד ההבדלים העיקריים בין זרם זרם חילופין לזרם זרם DC שכן אותות מבוססי DC הם אותות מצב יציב, ולכן הם שומרים על משרעת קבועה אשר תמיד שווה לגודל הזרם או המתח. בשנת גלי סינוס טהורים, שווי השיא הוא תמיד זהה עבור שני מחזורי החצי החיוביים ושליליים שעושה מחזור שלם (+ סמנכ"ל = -Vp), אבל זה לא מחזיק נכון עבור גל סינוסי לא אחר המשמש המייצג את חילופין הנוכחי, מכיוון שמחצית מחזורים שונים נוטים להיות בעלי ערכי שיא שונים.
ערכים רגעיים של מתח וזרם
הערך המיידי של מתח או זרם מתחלף הוא ערך הזרם או המתח ברגע מסוים של זמן במהלך מחזור צורת הגל.
שקול את התמונה למטה.
הערך המיידי של המתח ניתן על ידי המשוואה;
V = Vpsin2πFt
כאשר Vp = ערך מתח השיא
הערך המיידי של הזרם מתקבל גם על ידי ביטוי דומה
I = Ipsin2πFt
ערך ממוצע של צורת גל AC
הערך הממוצע או הערך הממוצע של זרם חילופין הוא הממוצע של כל הערכים המיידיים במהלך חצי מחזור. זהו היחס בין כל הערכים המיידיים למספר הערכים המיידיים שנבחרו במהלך חצי מחזור.
הערך הממוצע של צורת גל AC נותן על ידי המשוואה;
כאשר V1… Vn הוא הערך המיידי של המתח במהלך מחצית המחזור.
הערך הממוצע ניתן גם על ידי המשוואה;
Vavg = 0.637 * Vp
כאשר Vp הוא הערך המרבי / שיא של המתח באותו מחזור.
אותה משוואה תקפה גם לזרם וכל שעלינו לעשות הוא להחליף מתח במשוואה לזרם.
הערך הממוצע של גל AC נמדד רק במהלך חצי מחזור מסיבה ייחודית; כאשר נמדד על פני מחזור מלא, הערך הממוצע המתקבל תמיד שווה לאפס מכיוון שהערך הממוצע של מחצית המחזור החיובי יבטל את זה של מחצית המחזור השלילי וכתוצאה מכך הביטוי המבוסס על המשוואה שניתנה לעיל יוערך לאפס.
ערך ממוצע שורש (RMS) של צורת גל AC
השורש הריבועי של סכום הריבועים של ערכי הממוצע של זרם או מתח מתחלף מכונה ריבוע הממוצע של השורש או ערך RMS של המתח או הזרם. זה ניתן על ידי היחס;
איפה ש- i1 מייצג ערכים מיידיים של זרם.
אוֹ
כאשר ה- Ip הוא הזרם המרבי או השיא.
אותה קבוצה של משוואות מחזיקה במתח ואנחנו רק צריכים להחליף זרם במתח במשוואות.
מומלץ להשתמש בערכי ה- RMS של מתח וזרם ככל האפשר בעת ביצוע חישובים הקשורים לזרם חילופין למעט בעת ביצוע חישובים ממוצעים הקשורים להספק. הסיבה לכך היא העובדה שרוב מכשירי המדידה (רב-מטרים) המשמשים למדידת מתח וזרם מתחלפים נותנים את תפוקתם כערכי RMS. לכן ככל האפשר כדי למנוע טעויות, יש להשתמש רק ב- Vp כדי למצוא Ip ו- Vrms כדי למצוא Irms ולהיפך מכיוון שכמויות אלה שונות לחלוטין זו מזו.
צורת פקטור
כמות אחת נוספת הקשורה לזרם חילופ שעלינו לבדוק היא גורם הצורה.
גורם הצורה הוא פרמטר המשמש לתיאור צורות גל AC והוא נותן לפי היחס בין ערך ה- RMS של הכמות המתחלפת לערך הממוצע.
כאשר Vp הוא שיא או מתח מקסימלי.
אחת הדרכים לקבוע אם גל סינוס טהור היא באמצעות גורם הצורה, אשר עבור גל סינוס טהור תמיד ייתן ערך של 1.11.
אנחנו יכולים גם להפיק אירמים ממשוואה לעיל כמו:
גורם צורה = (0.707 x Vp) / (0.637 x Vp) 1.11 = Irms / Vavg Irms = 1.11 x Vavg
יישום נוסף של גורמי צורה נמצא במולטימטר דיגיטלי המשמש למדידת זרם חילופין או מתח. לרוב מדדים אלה מודגשים כדי להציג את ערך ה- RMS של גלי הסינוס אותם הם נועדו להשיג על ידי חישוב הערך הממוצע והכפלתו בגורם הצורה של סינוסואיד (1.11) מכיוון שקצת קשה לחשב באופן דיגיטלי את ערכי rms. כך שלעיתים, עבור צורות גל AC שאינן סינוסיות טהורות, הקריאה ממולטימטר עשויה להיות מעט לא מדויקת.
גורם קרסט
הכמות האחרונה הקשורה לזרם החילופין שעליו נדבר במאמר זה היא ה- Crest Factor.
גורם הפסגה הוא היחס בין ערך השיא של זרם חילופין או מתח לריבוע ממוצע השורש של צורת הגל. מתמטית, זה ניתן על ידי המשוואה;
כאשר Vpeak הוא המשרעת המרבית של צורת הגל.
עבור גל סינוס טהור, בדומה לגורם הצורה, מקדם הפסגה קבוע תמיד ב -1.414.
אנחנו יכולים גם להפיק אירמים ממשוואה לעיל כמו:
1.414 = Vpeak / (0.707 x Vpeak) Vrms = V שיא / 1.414 Vrms = 0.707 x Vpeak
גורם הפסגה הוא בעיקר אינדיקציה לכמה גובה הפסגות של כמות מתחלפת. בזרם ישר, למשל, גורם הפסגה תמיד שווה ל- 1, דבר המעיד על היעדר פסגות בצורת הגל של זרם ישר.
כדי לשמש מעין נקודת המפתח להלן טבלה המציגה את גורמי הצורה וגורמי הפסגה מסוגים שונים של צורות גל המשמשים לייצוג צורות גל AC.
