Peak, Average og RMS målinger

Multimeter Peak Volt Adapter / DVA Adaptor ( For stator diagnostic and more ) RM10001 (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Peak, Average og RMS målinger

AC elektriske kredsløb


Spørgsmål 1

Hvordan er det muligt at tildele en fast værdi af spænding eller strøm (f.eks. "120 volt") til en elektrisk elektrisk mængde, der konstant skifter, krydser 0 volt og reverserer polaritet "# 1"> Reveal svar Skjul svar

Vi kan udtrykke mængder AC-spænding og strøm i form af peak, peak-to-peak, average eller RMS .

Bemærkninger:

Inden du diskuterer "RMS" -værdier med dine elever, er det vigtigt at dække den grundlæggende ide om, hvordan man tildeler faste værdier til mængder, der ændrer sig over tid. Da AC-bølgeformer er cykliske (gentagende), er det ikke så vanskeligt at gøre som man måske tror.

Spørgsmål 2

Antag, at en DC-strømkilde med en spænding på 50 volt er forbundet til en 10 Ω belastning. Hvor meget strøm vil denne belastning forsvinde?

Antag nu, at den samme 10 Ω-belastning er forbundet til en sinusformet vekselstrømskilde med en spids på 50 volt. Vil belastningen sprede samme mængde strøm, mere strøm eller mindre strøm? Forklar dit svar.

Reveal svar Skjul svar

50 volt DC påført en 10 Ω belastning vil sprede 250 watt strøm. 50 volt (peak, sinusformet) AC vil levere mindre end 250 watt til den samme belastning.

Bemærkninger:

Der er mange analogier til at forklare denne uoverensstemmelse mellem de to "50 volt" kilder. Den ene er at sammenligne den fysiske indsats for en person, der skubber med en konstant kraft på 50 pund, mod en person, der skubber intermitterende med kun en topkraft på 50 pund.

Spørgsmål 3

Antag at en vekselstrøms-vekselstrømskilde justeres, indtil den forsvinder den nøjagtige samme effektmængde i en standardlastmotstand som en DC-spændingskilde med en effekt på 120 volt:

I denne tilstand af lige strømfordeling, hvor meget spænding er strømforsyningen udgang "# 3"> Reveal svar Skjul svar

120 volt AC RMS, pr. Definition .

Bemærkninger:

Spørg dine elever: "Hvor meget spænding er strømforsyningens udgang? Mere end mindre end 120 volt? "

Hvis en af ​​jeres elever hævder at have beregnet peak spændingen som 169, 7 volt, så spørg dem, hvordan de ankom til svaret. Så spørg, om det svar afhænger af bølgeformens form (det gør det!). Bemærk at spørgsmålet ikke angav en "sinusformet" bølgeform. Realistisk er en strømforsyning med justerbar spænding med væsentlig effekt, sandsynligvis sinusformet, der drives af strømforsyning, men det kan være en anden bølgeform afhængigt af kildens natur!

Spørgsmål 4

Bestem RMS amplitude af denne sinusformede bølgeform, som vist ved et oscilloskop med en lodret følsomhed på 0, 2 volt pr. Division:

Reveal svar Skjul svar

RMS amplitude af denne bølgeform er ca. 0, 32 volt.

Bemærkninger:

Studerende skal korrekt fortolke oscilloskopets display og derefter konvertere korrekt til RMS-enheder for at få det korrekte svar på dette spørgsmål.

Spørgsmål 5

Bestem RMS amplitude af dette firkantbølgesignal som vist ved et oscilloskop med en vertikal følsomhed på 0, 5 volt pr. Division:

Reveal svar Skjul svar

RMS amplitude af denne bølgeform er 0, 5 volt.

Bemærkninger:

Mange elektronikstuderende, jeg har talt med, synes at synes, at RMS-værdien af ​​en bølgeform altid er ((√2) / 2), uanset hvad waveshape. Ikke sandt, som det fremgår af svaret på dette spørgsmål!

Studerende skal korrekt fortolke oscilloskopets display for at få det korrekte svar på dette spørgsmål. Konvertering til RMS-enheder er virkelig ikke-eksisterende, men jeg vil gerne have, at eleverne kan forklare hvorfor det er og ikke bare huske denne kendsgerning.

Spørgsmål 6

Antag, at to voltmetre er tilsluttet en strømforsyningskilde i en bolig, en meter er analog (D'Arsonval PMMC-meter bevægelse), mens den anden er true-RMS digital. De registrerer begge 117 volt, mens de er tilsluttet denne AC-kilde.

Pludselig tændes en stor elektrisk belastning et eller andet sted i systemet. Denne belastning reducerer både netspændingen og svinger lidt af bølgeformens form. Den samlede effekt af dette er den gennemsnitlige vekselstrømsspænding er faldet med 4, 5%, hvorfra den var, mens RMS-spændingen er faldet med 6% fra hvor den var. Hvor meget spænding registrerer hver voltmeter nu "# 6"> Reveal svar Skjul svar

Analog voltmeter registrerer nu: 111, 7 volt

True-RMS digital voltmeter registrerer nu: 110 volt

Bemærkninger:

Studerende har nogle gange svært ved at forstå betydningen af, at PMMC-meter bevægelser er "gennemsnitlige svar" snarere end RMS-respons. Forhåbentlig vil svaret på dette spørgsmål hjælpe med at belyse dette emne mere.

Spørgsmål 7

En elektromekanisk generator (vekselstrømsgenerator) og en DC-DC-omformer udsender begge samme RMS-spænding og leverer den samme mængde elektrisk strøm til to identiske belastninger:

Men målt ved hjælp af et analog voltmeter er omformersens udgangsspænding lidt større end generatorens udgangsspænding. Forklar denne afvigelse i målinger.

Reveal svar Skjul svar

Elektromekaniske alternatorer udsender naturligt sinusformede bølgeformer. Mange DC-AC invertere gør det ikke.

Bemærkninger:

Husk, at de fleste analogmåler bevægelsesdesign svarer til gennemsnitsværdien af ​​en bølgeform, ikke dens RMS-værdi. Hvis proportionaliteten mellem en bølgeforms gennemsnitlige og RMS-værdier ændres, vil de relative indikationer af et true-RMS-instrument og et middelbaseret (kalibreret for at læse RMS) -instrument også ændres.

Spørgsmål 8

Er afbøjningen af ​​en analog AC-målerbevægelse proportional med toppen, gennemsnittet eller RMS-værdien af ​​bølgeformen målt "# 8"> Reveal svar Skjul svar

Analog målerafbøjning er proportional med gennemsnitsværdien af AC-bølgeformen målt for de fleste vekselstrømsmetoder. Der er imidlertid nogle målerbevægelsesdesign, der giver indikationer proportional med RMS-værdien af ​​bølgeformen: Hot-wire og elektrodynamometer bevægelser er af denne art.

Opfølgningsspørgsmål: betyder det, at en gennemsnitlig reaktionsmålerbevægelse ikke kan kalibreres for at indikere i RMS-enheder?

Udfordringsspørgsmål: Hvorfor giver bevægelser med varm tråd og elektrodynamometermåler sande RMS-indikationer, mens de fleste andre bevægelsesdesigner angiver baseret på signalets gennemsnitlige værdi?

Bemærkninger:

Studerende forvirrer ofte begreberne "average" og "RMS", og tænker på, at de er udskiftelige. Diskuter forskellen mellem disse to termer, både matematisk og praktisk. Selv om begreberne måske ligner i starten, er detaljerne ret helt forskellige.

Spørgsmålet om, om et gennemsnitligt svarende instrument kan kalibreres til registrering i RMS-enheder, er meget praktisk, da langt størstedelen af ​​multimetre er kalibreret på denne måde. Fordi proportionaliteten mellem gennemsnits- og RMS-værdierne af en AC-bølgeform er afhængig af formen af ​​bølgeformen, skal en bestemt bølgeform antages for at kalibrere en gennemsnitlig responderende målerbevægelse for RMS-måling nøjagtigt. Den antagne bølgeform er selvfølgelig sinusformet.

Spørgsmål 9

Ved beregning af størrelsen af ​​ledning, der er nødvendig for at bære vekselstrøm til en høj effektbelastning, hvilken type måling er den bedste til brug for strøm: top, gennemsnit eller RMS? Forklar hvorfor.

Reveal svar Skjul svar

RMS strøm er den mest passende type måling til beregning af trådstørrelse.

Bemærkninger:

Et fingerpeg om at besvare dette spørgsmål er dette: Hvad sker der faktisk, når en dirigentens ampacitetsbedømmelse overskrides? Hvorfor er nøjagtigt overværende en dårlig ting for ledere generelt?

Det er vigtigt for eleverne at genkende værdien af ​​RMS-målinger: Hvorfor bruger vi dem, og i hvilke applikationer er de den mest hensigtsmæssige type måling til brug i bestemte beregninger? Spørg dine elever, hvilke andre applikationer der bedst kan bruge RMS spænding og aktuelle målinger i modsætning til top eller gennemsnit.

Spørgsmål 10

Ved beregning af tykkelsen af ​​isolatorer til højspændingsledninger, hvilken type måling er den bedste til brug for spænding: peak, average eller RMS? Forklar hvorfor.

Reveal svar Skjul svar

Peak spænding er den mest passende type af måling til beregning af isolatortykkelsen. Årsagen hertil har at gøre med den tid, der kræves for en isolator til at "flash over".

Bemærkninger:

Et nært beslægtet emne er isolationsnedbrydning eller dielektrisk styrke . Hvad sker der egentlig, når en isolator overskrider dielektricitetsstyrken?

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →