Valori maxime, medii și RMS

Tutorial Excel - 5. Formule si functii (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Valori maxime, medii și RMS

AC Circuite electrice


Intrebarea 1

Cum se poate atribui o valoare fixă ​​de tensiune sau curent (de exemplu "120 volți") la o cantitate electrică de curent alternativ care se schimbă în mod constant, traversând 0 volți și inversarea polarității "# 1"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Putem exprima cantitățile de tensiune și curent AC în termeni de vârf, de la vârf la vârf, mediu sau RMS .

Note:

Înainte de a discuta despre valorile "RMS" cu elevii dvs., este important să acoperiți ideea de bază cu privire la modul de atribuire a valorilor fixe la cantitățile care se schimbă în timp. Deoarece formele de undă AC sunt ciclice (repetând), acest lucru nu este la fel de greu de făcut cum credeam.

intrebarea 2

Să presupunem că o sursă de curent continuu cu o tensiune de 50 volți este conectată la o sarcină de 10 Ω. Câtă putere va dispărea această sarcină?

Acum presupunem că aceeași sarcină de 10 Ω este conectată la o sursă sinusoidală de curent alternativ cu o tensiune de vârf de 50 volți. Va împrăștia sarcina cu aceeași putere, cu mai multă putere sau cu mai puțină putere? Explică-ți răspunsul.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

50 V DC aplicat la o sarcină de 10 Ω va disipa 250 de wați de putere. 50 V (vârf, sinusoidal) AC va livra mai puțin de 250 de wați la aceeași încărcătură.

Note:

Există numeroase analogii care explică această discrepanță între cele două surse de "50 de volți". Unul este de a compara efortul fizic al unei persoane care împinge cu o forță constantă de 50 de kilograme, față de cineva care împinge intermitent numai cu o forță de vârf de 50 de kilograme.

Întrebarea 3

Să presupunem că o sursă de curent alternativ cu variabilitate de tensiune este ajustată până când se disipează exact aceeași cantitate de putere într-o rezistență standard de sarcină ca o sursă de tensiune DC cu o putere de 120 volți:

În această stare de disipare a puterii egale, câtă tensiune este alimentarea cu curent alternativ "# 3"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

120 V AC RMS, prin definiție .

Note:

Întrebați-i pe studenți, "cât de multă tensiune de vârf este sursa de alimentare cu curent alternativ? Mai mult sau mai puțin de 120 de volți?

Dacă unul dintre elevii tăi susține că a calculat tensiunea de vârf de 169, 7 volți, întreabă-i cum au ajuns la acel răspuns. Apoi, întrebați dacă răspunsul depinde de forma formei de undă (nu!). Rețineți că întrebarea nu a specificat o formă de undă "sinusoidală". În mod realist, o sursă de alimentare cu curent alternativ reglabil de putere de ieșire substanțială va fi probabil sinusoidal, fiind alimentată de la o sursă de curent alternativ, dar ar putea fi o formă de undă diferită, în funcție de natura sursei!

Întrebarea 4

Determinați amplitudinea RMS a acestei forme de undă sinusoidale, așa cum este prezentată de un osciloscop cu o sensibilitate verticală de 0, 2 volți pe diviziune:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Amplitudinea RMS a acestei forme de undă este de aproximativ 0, 32 volți.

Note:

Elevii trebuie să interpreteze corect ecranul osciloscopului, apoi să convertească corect la unitățile RMS, pentru a obține răspunsul corect la această întrebare.

Întrebarea 5

Determinați amplitudinea RMS a acestui semnal cu unde pătrate, așa cum este afișat de un osciloscop cu o sensibilitate verticală de 0, 5 volți pe diviziune:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Amplitudinea RMS a acestei forme de undă este de 0, 5 volți.

Note:

Mulți elevi de electronică pe care le-am vorbit par să creadă că valoarea RMS a formei de undă este întotdeauna ((√2) / 2), indiferent de forma de undă. Nu este adevărat, după cum reiese din răspunsul la această întrebare!

Elevii trebuie să interpreteze corect ecranul osciloscopului pentru a obține răspunsul corect la această întrebare. "Conversia" către unitățile RMS este într-adevăr inexistentă, dar vreau ca studenții să fie capabili să explice de ce este și nu doar să memoreze acest fapt.

Întrebarea 6

Să presupunem că două voltmetre sunt conectate la o sursă de curent alternativ "de rețea" într-o reședință, un metru este analogic (mișcarea contorului PMMC D'Arsonval), în timp ce celălalt este real-digital RMS. Ambele înregistrează 117 de volți în timp ce sunt conectate la această sursă de curent alternativ.

Dintr-o dată, o sarcină electrică mare este activată undeva în sistem. Această sarcină reduce atât tensiunea rețelei, cât și distorsionează ușor forma formei de undă. Efectul general al acestei situații este că tensiunea medie AC a scăzut cu 4, 5% de unde era, în timp ce tensiunea RMS AC a scăzut cu 6% de unde era. Cât de mult tensiune se înregistrează fiecare voltmetru acum "# 6"> Răspuns dezvălui Ascunde răspunsul

Voltmetrul analog se înregistrează acum: 111, 7 volți

True-RMS voltmetru digital acum înregistrează: 110 volți

Note:

Elevii au uneori dificultăți în a înțelege importanța mișcărilor contorului PMMC fiind mai degrabă "răspunsul mediu" decât răspunsul RMS. Sperăm că răspunsul la această întrebare va contribui la luminarea acestui subiect mai mult.

Întrebarea 7

Un alternator electromecanic (generator de curent alternativ) și un invertor DC-DC realizează aceeași tensiune RMS și livrează aceeași cantitate de energie electrică la două sarcini identice:

Cu toate acestea, atunci când este măsurată printr-un voltmetru analogic, tensiunea de ieșire a invertorului este puțin mai mare decât tensiunea de ieșire a alternatorului. Explicați această discrepanță în măsurători.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Alternatoarele electromecanice produc în mod natural forme de undă sinusoidale. Mulți invertoare DC-AC nu.

Note:

Rețineți că cele mai multe modele de mișcări analogice ale metrului răspund la valoarea medie a formei de undă, nu la valoarea RMS. Dacă proporționalitatea între valorile medii ale unei forme de undă și RMS se modifică vreodată, se vor schimba și indicațiile relative ale unui instrument RMS adevărat și un instrument bazat pe medie (calibrat pentru a citi RMS).

Întrebarea 8

Este deformarea unei mișcări analogice a contorului AC proporțională cu valoarea maximă, medie sau RMS a formei de undă măsurate "# 8"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Deformarea analogică a contorului este proporțională cu valoarea medie a formei de undă AC măsurate pentru majoritatea tipurilor de mișcări AC. Există totuși câteva modele de mișcări ale contorului, care dau indicii proporționale cu valoarea RMS a formei de undă: mișcările cu sârmă caldă și electrodinamometrul sunt de această natură.

Următoarea întrebare: nu înseamnă că o mișcare medie a contorului nu poate fi calibrată pentru a indica în unitățile RMS?

Întrebare de provocare: de ce mișcările cu sârmă caldă și electrodinamometru furnizează indicații corecte RMS, în timp ce majoritatea celorlalte modele de mișcare indică valoarea medie a semnalului?

Note:

Elevii adesea confundă termenii "mediu" și "RMS", considerând că sunt interschimbabile. Discutați diferența dintre acești doi termeni, atât din punct de vedere matematic cât și practic. În timp ce conceptele pot părea similare la început, detaliile sunt, de fapt, destul de diferite.

Întrebarea dacă un instrument de răspuns mediu poate fi calibrat pentru a se înregistra în unitățile RMS este foarte practic, deoarece marea majoritate a multimetrelor sunt calibrate în acest fel. Deoarece proporționalitatea dintre valorile medii și RMS ale unei forme de undă AC depinde de forma formei de undă, trebuie să se presupună o anumită formă de undă pentru a calibra cu precizie o mișcare medie a contorului pentru măsurarea RMS. Forma presupusă a undelor, desigur, este sinusoidal.

Întrebarea 9

La calcularea mărimii sârmei necesare pentru a transporta curent alternativ la o sarcină de mare putere, care tip de măsurare este cel mai bun de utilizat pentru curent: vârf, medie sau RMS? Explică de ce.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

RMS curent este cel mai adecvat tip de măsură pentru calculul mărimii firului.

Note:

Un indiciu pentru a răspunde la această întrebare este acesta: ceea ce se întâmplă de fapt când se depășește clasificarea ampachității unui conductor? De ce, de fapt, este un curent rău pentru dirijori în general?

Este important ca elevii să recunoască valoarea măsurătorilor RMS: de ce le folosim și în ce aplicații sunt cele mai potrivite tipuri de măsurători utilizate în anumite calcule? Cereți studenților dvs. ce alte aplicații ar putea să utilizeze cel mai bine tensiunile și măsurătorile de curent RMS, spre deosebire de vârf sau medie.

Întrebarea 10

La calculul grosimii izolatoarelor pentru liniile de curent alternativ de înaltă tensiune, care tip de măsurare este cel mai bine de utilizat pentru tensiune: vârf, medie sau RMS? Explică de ce.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Viteza maximă este cel mai potrivit tip de măsură pentru calculul grosimii izolatorului. Motivul pentru care are de-a face cu timpul necesar pentru ca un izolator să "explodeze".

Note:

Un subiect strâns legat este distrugerea izolatorului sau rezistența dielectrică . Ce se întâmplă de fapt când este depășită puterea dielectrică a unui izolator?

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →