- القيمة القصوى لشكل موجة التيار المتردد
- القيم اللحظية للجهد والتيار
- متوسط قيمة شكل موجة التيار المتردد
- القيمة التربيعية لمتوسط الجذر (RMS) لشكل موجة AC
- شكل عامل
- عامل قمة
لقد أخذتنا سلسلة دارات التيار المتناوب هذه في رحلة جعلتنا نناقش ما يدور حوله التيار المتردد حقًا ، وكيف تولد ، وبعض التواريخ ، والمفاهيم الكامنة وراء التيار المتناوب ، وشكله الموجي ، وخصائصه ، وبعض الخصائص. سنستعرض اليوم بعض المصطلحات والكميات المرتبطة بالتيار المتردد.
القيمة القصوى لشكل موجة التيار المتردد
إحدى الخصائص الرئيسية لشكل موجة التيار المتردد ، إلى جانب التردد والفترة ، هي السعة التي تمثل القيمة القصوى لشكل موجة متناوبة أو كما هو معروف ، قيمة الذروة.
الذروة كما تشير الكلمة ، هي أعلى قيمة يتم تحقيقها من خلال شكل موجة التيار المتردد (أو الجهد) خلال دورة نصف لشكل الموجة المقاسة من نقطة البداية الأساسية عند الصفر. هذا يعطينا أحد الاختلافات الرئيسية بين التيار المتردد والتيار المستمر حيث أن الإشارات المستندة إلى التيار المستمر هي إشارات حالة ثابتة ، وبالتالي فهي تحافظ على سعة ثابتة تساوي دائمًا حجم التيار أو الجهد المستمر. في موجات جيبية نقية ، تكون قيمة الذروة هي نفسها دائمًا لكل من نصف الدورات الموجبة والسالبة التي تجعل دورة كاملة (+ Vp = -Vp) ، ولكن هذا لا ينطبق على الأشكال الموجية الجيبية الأخرى غير المستخدمة في تمثيل التناوب الحالي ، حيث تميل نصف الدورات المختلفة إلى أن يكون لها قيم ذروة مختلفة.
القيم اللحظية للجهد والتيار
القيمة اللحظية للجهد أو التيار المتناوب هي قيمة التيار أو الجهد في لحظة معينة من الزمن خلال دورة شكل الموجة.
النظر في الصورة أدناه.
يتم إعطاء القيمة اللحظية للجهد بواسطة المعادلة ؛
V = Vpsin2π قدم
حيث Vp = قيمة ذروة الجهد
يتم الحصول على القيمة اللحظية للتيار أيضًا من خلال تعبير مشابه
أنا = Ipsin2π قدم
متوسط قيمة شكل موجة التيار المتردد
القيمة المتوسطة أو القيمة المتوسطة للتيار المتردد هي متوسط جميع القيم اللحظية خلال دورة نصف. إنها نسبة جميع القيم اللحظية إلى عدد القيم اللحظية المحددة خلال نصف دورة.
تعطي المعادلة متوسط قيمة شكل موجة AC ؛
حيث V1… Vn هي القيمة اللحظية للجهد خلال نصف دورة.
يتم إعطاء متوسط القيمة أيضًا بواسطة المعادلة ؛
فافج = 0.637 * نائب الرئيس
حيث Vp هي القيمة القصوى / الذروة للجهد في تلك الدورة.
هذه المعادلة نفسها تنطبق أيضًا على التيار وكل ما يتعين علينا فعله هو تبديل الجهد في معادلة التيار.
يتم قياس متوسط قيمة موجة التيار المتردد فقط خلال نصف دورة لسبب واحد ؛ عند القياس على مدى دورة كاملة ، فإن القيمة المتوسطة الناتجة تساوي دائمًا صفرًا لأن متوسط قيمة نصف الدورة الموجب سيلغي قيمة نصف الدورة السالبة ونتيجة لذلك فإن التعبير المستند إلى المعادلة الواردة أعلاه سيقيم إلى صفر.
القيمة التربيعية لمتوسط الجذر (RMS) لشكل موجة AC
يُشار إلى الجذر التربيعي لمجموع مربعات القيم المتوسطة للتيار أو الجهد المتناوب على أنه جذر متوسط التربيع أو قيمة RMS للجهد أو التيار. تعطى بالعلاقة ؛
حيث تمثل i1 القيم الآنية للتيار.
أو
حيث Ip هو الحد الأقصى أو الذروة الحالية.
نفس مجموعة المعادلات تنطبق على الجهد ونحتاج فقط إلى استبدال التيار بالجهد في المعادلات.
يُنصح باستخدام قيم RMS للجهد والتيار قدر الإمكان عند إجراء حسابات ذات صلة بالتيار المتردد باستثناء عند إجراء حسابات متوسطة متعلقة بالطاقة. والسبب في ذلك هو حقيقة أن معظم أدوات القياس (متعددة الأمتار) المستخدمة لقياس الجهد المتردد والتيار تعطي مخرجاتها كقيم جذر متوسط التربيع. وبالتالي بقدر الإمكان لتجنب الأخطاء ، يجب على المرء فقط استخدام Vp للعثور على Ip و Vrms للعثور على Irms والعكس صحيح لأن هذه الكميات مختلفة تمامًا عن بعضها البعض.
شكل عامل
هناك كمية أخرى مرتبطة بالتيار المتردد والتي نحتاج إلى النظر إليها وهي عامل الشكل.
عامل الشكل هو معلمة مستخدمة في وصف أشكال موجة التيار المتردد ويعطي النسبة بين قيمة RMS للكمية المتناوبة ومتوسط القيمة.
حيث Vp هو الذروة أو الجهد الأقصى.
إحدى طرق تحديد ما إذا كانت الموجة الجيبية نقية هي عبر عامل الشكل ، والذي سيعطي دائمًا للموجة الجيبية الصافية قيمة 1.11.
يمكننا أيضًا اشتقاق Irms من المعادلة أعلاه مثل:
عامل الشكل = (0.707 x Vp) / (0.637 x Vp) 1.11 = Irms / Vavg Irms = 1.11 x Vavg
يوجد تطبيق آخر لعوامل الشكل في أجهزة القياس الرقمية المتعددة المستخدمة في قياس التيار المتردد أو الجهد. يتم تحجيم معظم هذه العدادات بشكل عام لعرض قيمة RMS للموجات الجيبية التي تم تصميمها للحصول عليها عن طريق حساب متوسط القيمة وضربها في عامل الشكل للجيوب الأنفية (1.11) نظرًا لأنه قد يكون من الصعب بعض الشيء حساب الرقم الرقمي. قيم جذر متوسط التربيع. وبالتالي ، في بعض الأحيان ، بالنسبة لأشكال موجة التيار المتردد التي ليست جيبية خالصة ، قد تكون القراءة من المتر المتعدد غير دقيقة بعض الشيء.
عامل قمة
آخر كمية مرتبطة بالتيار المتردد التي سنتحدث عنها في هذه المقالة هي Crest Factor.
عامل القمة هو نسبة قيمة الذروة لتيار أو جهد متناوب إلى جذر متوسط مربع الشكل الموجي. رياضيا ، يتم تقديمها بواسطة المعادلة ؛
حيث Vpeak هو السعة القصوى لشكل الموجة.
بالنسبة لموجة جيبية نقية ، على غرار عامل الشكل ، يكون عامل القمة دائمًا ثابتًا عند 1.414.
يمكننا أيضًا اشتقاق Irms من المعادلة أعلاه مثل:
1.414 = Vpeak / (0.707 x Vpeak) Vrms = ذروة V / 1.414 Vrms = 0.707 x Vpeak
يعتبر عامل القمة بشكل رئيسي مؤشرًا على ارتفاع قمم الكمية المتناوبة. في التيار المباشر ، على سبيل المثال ، يكون عامل القمة دائمًا مساويًا لـ 1 وهو مؤشر على عدم وجود قمم في شكل الموجة للتيار المباشر.
للعمل كنوع من النقطة الرئيسية أدناه ، يوجد جدول يوضح عوامل الشكل وعوامل القمة لنوع مختلف من أشكال الموجة المستخدمة في تمثيل أشكال موجة التيار المتردد.
