Pomiary szczytowe, średnie i RMS

TAGA HTR-1000CD i Cabasse MC 170 Antigua w Salonie AUDIOtrendt Kraków (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Pomiary szczytowe, średnie i RMS

Obwody elektryczne prądu zmiennego


Pytanie 1

W jaki sposób można przypisać stałą wartość napięcia lub prądu (np. "120 woltów") do stale zmieniającej się ilości prądu przemiennego, przekraczającej 0 woltów i odwracającej polaryzacji "# 1"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Możemy wyrażać ilości napięcia i prądu przemiennego pod względem wartości szczytowej, wartości szczytowej, wartości średniej lub wartości skutecznej .

Uwagi:

Zanim omówisz wartości "RMS" ze swoimi uczniami, ważne jest, aby omówić podstawową ideę przypisywania stałych wartości do ilości, które zmieniają się w czasie. Ponieważ przebiegi AC są cykliczne (powtarzanie), nie jest to tak trudne, jak mogłoby się wydawać.

pytanie 2

Załóżmy, że źródło prądu stałego o napięciu 50 woltów jest podłączone do obciążenia 10 Ω. Ile mocy to obciążenie rozproszy?

Załóżmy, że to samo obciążenie 10 Ω jest podłączone do sinusoidalnego źródła prądu przemiennego o napięciu szczytowym 50 woltów. Czy obciążenie rozproszy tę samą ilość mocy, więcej mocy lub mniej energii? Wyjaśnij swoją odpowiedź.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

50 woltów prądu stałego przy obciążeniu 10 Ω rozproszy moc 250 watów. Napięcie 50 V (szczytowe, sinusoidalne) zapewni mniej niż 250 watów dla tego samego obciążenia.

Uwagi:

Istnieje wiele analogii wyjaśniających tę rozbieżność między dwoma źródłami "50 woltów". Jednym z nich jest porównanie wysiłku fizycznego osoby pchającej ze stałą siłą 50 funtów, w porównaniu z osobą, która popycha sporadycznie z maksymalną siłą 50 funtów.

pytanie 3

Załóżmy, że źródło zmiennego napięcia jest regulowane, aż rozproszy dokładnie taką samą moc w standardowej rezystancji obciążenia, co źródło napięcia stałego o mocy wyjściowej 120 woltów:

W tym stanie równego rozpraszania mocy, ile napięcia stanowi wyjście zasilacza prądu przemiennego "# 3"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

120 V AC RMS, z definicji .

Uwagi:

Zapytaj uczniów, "ile napięcia szczytowego jest wyjściowe źródło prądu przemiennego? Więcej lub mniej niż 120 woltów? "

Jeśli któryś z twoich uczniów twierdzi, że obliczył napięcie szczytowe jako 169, 7 wolta, zapytaj go, w jaki sposób dotarł do tej odpowiedzi. Następnie zapytaj, czy ta odpowiedź zależy od kształtu fali (tak się dzieje!). Zauważ, że pytanie nie określało "sinusoidalnego" kształtu fali. Realistycznie, zasilacz AC o regulowanym napięciu o znacznej mocy wyjściowej będzie prawdopodobnie sinusoidalny, zasilany z sieci energetycznej, ale może mieć inny kształt fali, w zależności od natury źródła!

Pytanie 4

Określ amplitudę RMS tego sinusoidalnego kształtu fali, jak pokazuje oscyloskop o czułości pionowej 0, 2 wolta na podział:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Amplituda RMS tej fali wynosi w przybliżeniu 0, 32 wolta.

Uwagi:

Uczniowie muszą poprawnie interpretować wyświetlacz oscyloskopu, a następnie poprawnie przekonwertować na jednostki RMS, aby uzyskać poprawną odpowiedź na to pytanie.

Pytanie 5

Określić amplitudę RMS tego sygnału prostokątnego, wyświetlane przez oscyloskop o czułości pionowej 0, 5 wolta na podział:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Amplituda RMS tej fali wynosi 0, 5 wolta.

Uwagi:

Wielu studentów elektroniki, z którymi rozmawiałem, wydaje się myśleć, że wartość skuteczna kształtu fali jest zawsze ((√2) / 2), bez względu na kształt fali. Nieprawda, o czym świadczy odpowiedź na to pytanie!

Uczniowie muszą poprawnie interpretować wyświetlanie oscyloskopu, aby uzyskać poprawną odpowiedź na to pytanie. "Konwersja" na jednostki RMS naprawdę nie istnieje, ale chcę, aby uczniowie byli w stanie wyjaśnić, dlaczego tak jest, a nie tylko zapamiętać ten fakt.

Pytanie 6

Załóżmy, że dwa woltomierze są podłączone do źródła "zasilania sieciowego" prądu zmiennego w rezydencji, jeden metr jest analogowy (ruch miernika D'Arsonval PMMC), podczas gdy drugi jest prawdziwy - cyfrowy RMS. Oba rejestrują 117 woltów podczas podłączania do tego źródła prądu przemiennego.

Nagle, duże obciążenie elektryczne jest włączone gdzieś w systemie. Obciążenie to zmniejsza napięcie sieciowe i nieznacznie zniekształca kształt fali. Ogólnym efektem tego jest średnie napięcie AC spadło o 4, 5% z miejsca, w którym było, podczas gdy napięcie RMS AC spadło o 6% z miejsca, w którym było. Ile napięcia rejestruje teraz każdy woltomierz "# 6"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Analogowy woltomierz rejestruje teraz: 111, 7 woltów

Woltomierz cyfrowy True-RMS rejestruje teraz: 110 woltów

Uwagi:

Uczniowie czasami mają trudności ze zrozumieniem, że ruchy mierników PMMC mają "średnią reakcję", a nie reakcję RMS. Mamy nadzieję, że odpowiedź na to pytanie pomoże lepiej oświetlić ten temat.

Pytanie 7

Alternator elektromechaniczny (generator prądu przemiennego) i inwerter DC-DC generują takie same wartości skutecznego napięcia i dostarczają taką samą ilość energii elektrycznej do dwóch identycznych obciążeń:

Jednak przy pomiarze woltomierzem analogowym napięcie wyjściowe falownika jest nieco większe niż napięcie wyjściowe alternatora. Wyjaśnij tę rozbieżność w pomiarach.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Alternatory elektromechaniczne wytwarzają w naturalny sposób przebiegi sinusoidalne. Wiele inwerterów DC-AC tego nie robi.

Uwagi:

Pamiętaj, że większość konstrukcji ruchu analogowego odpowiada średniej wartości kształtu fali, a nie wartości RMS. Jeśli proporcjonalność między wartością średnią a wartością RMS kiedykolwiek się zmieni, zmienią się także względne wskazania instrumentu True-RMS i instrumentu opartego na średniej (skalibrowanego do odczytu RMS).

Pytanie 8

Czy odchylenie ruchu analogowego miernika AC jest proporcjonalne do wartości szczytowej, średniej lub RMS przebiegu mierzonego "# 8"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Odchylenie miernika analogowego jest proporcjonalne do średniej wartości zmierzonego kształtu AC, dla większości typów ruchów miernika AC. Istnieją jednak projekty ruchów liczników, które dają wskazania proporcjonalne do wartości skutecznej kształtu fali: tego rodzaju są ruchy gorącego drutu i elektrodynamometru .

Pytanie uzupełniające: czy oznacza to, że ruchy miernika o średniej odpowiedzi nie mogą być kalibrowane, aby wskazywać w jednostkach RMS?

Pytanie: dlaczego ruchy mierników gorącego drutu i elektrodynamometru zapewniają prawdziwe wskazania RMS, podczas gdy większość innych konstrukcji ruchu wskazuje na podstawie średniej wartości sygnału?

Uwagi:

Uczniowie często mylą terminy "średni" i "RMS", myśląc, że są wymienne. Omów różnicę między tymi dwoma terminami, zarówno matematycznie, jak i praktycznie. Chociaż koncepcje mogą wydawać się podobne na początku, szczegóły są zupełnie inne.

Kwestia, czy miernik średniej odpowiedzi może zostać skalibrowany do rejestrowania w jednostkach RMS, jest bardzo praktyczny, ponieważ większość multimetrów jest kalibrowana w ten sposób. Ponieważ proporcjonalność między wartością średnią i wartości skutecznej kształtu fali prądu zmiennego zależy od kształtu fali, należy przyjąć pewien kształt fali, aby dokładnie skalibrować ruch miernika o średniej odpowiedzi dla pomiaru RMS. Przyjęty kształt fali jest oczywiście sinusoidalny.

Pytanie 9

Przy obliczaniu rozmiaru drutu koniecznego do przeniesienia prądu przemiennego do obciążenia dużej mocy, który rodzaj pomiaru jest najlepszy do wykorzystania w przypadku prądu: szczytowy, średni lub RMS? Wyjaśnij dlaczego.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Prąd RMS jest najbardziej odpowiednim rodzajem pomiaru do obliczania rozmiaru drutu.

Uwagi:

Kluczem do odpowiedzi na to pytanie jest: co tak naprawdę dzieje się, gdy przekroczony zostanie wskaźnik obciążenia prądem zmiennym? Dlaczego, ogólnie rzecz biorąc, nadmiar prądu jest ogólnie zły?

Ważne jest, aby uczniowie poznali wartość pomiarów RMS: dlaczego ich używamy iw jakich zastosowaniach są najbardziej odpowiednim typem pomiaru do zastosowania w niektórych obliczeniach? Zapytaj uczniów, jakie inne aplikacje mogą najlepiej wykorzystywać pomiary napięcia i prądu RMS w przeciwieństwie do wartości szczytowej lub średniej.

Pytanie 10

Przy obliczaniu grubości izolatorów dla linii wysokiego napięcia prądu przemiennego, jaki rodzaj pomiaru jest najlepszy dla napięcia: szczytowy, średni lub RMS? Wyjaśnij dlaczego.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Napięcie szczytowe jest najbardziej odpowiednim rodzajem pomiaru do obliczania grubości izolatora. Powód, dla którego ma to związek z czasem potrzebnym, aby izolator "przelał się".

Uwagi:

Powiązanym przedmiotem jest rozkład izolatorów lub wytrzymałość dielektryczna . Co się dzieje, gdy przekroczony zostanie wskaźnik wytrzymałości dielektrycznej izolatora?

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →