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交流電流、電圧のピーク値と実効値


交流は、負荷を介して周期的に方向が変化するタイプの電流です。つまり、交流の完全なサイクルは、負のサイクルと正のサイクルで構成されます。グラフで表すと、正のサイクルは軸から始まり、正の最大値に達して上向きになり、再びゼロ (軸) に戻ります。同様に、負のサイクルは軸から始まり、負の最大値の下に達して戻ってきます再びゼロ(軸)に。このようなグラフィカルな表現は、正弦波として知られています。

ピーク値と実効値

正弦波は、ピーク値、平均値、RMS 値など、さまざまな値で構成されます。

ピーク値は、交流量 (電流または電圧) が 1 サイクル (正または負) で到達する最大値として定義されます。

RMS 値 (二乗平均平方根) は、瞬時値の二乗平均の平方根を表します。 RMS 値は、グラフまたは分析方法で決定できます。

方程式

交流の定義では、周期的な方向の反転と時間に対する大きさの変化は、次の式の形で表すことができます。

I =イオ シン(ωt)

I =Io cos(ωt)

Io =Im =交流のピーク値

ピーク、RMS、平均値を表すグラフ

上記の式から、電流は任意の瞬間に変化する可能性があると推測できます。そのため、電流が流れる回路では、電流が短時間だけ一定であると想定されます。これは次の式で表すことができます。 「dt」として、

この短い時間 dt の間に回路を流れる小さな電荷は、「dq」として表されます。したがって、電流は

として表すことができます。

I =Io sin(ωt)

dq =I dt

dq =Io sin(ωt) dt

交流には正のサイクルと負のサイクルがあることを認識しています。各サイクルは半分と見なされます。したがって、T の場合、完全なサイクルの期間の場合、T /2 は、サイクルの半分の期間になります。上記の式を 0 から T/2 まで積分すると、電荷の値が得られます。

q =Io T/

この電荷から、交流電流の平均値を計算できます。

q =Iav . T/2

したがって、Iav =2 Io /π =0.636 Io

T の期間を持つサイクル全体の電流の値を見つけようとすると、平均値がゼロになり、負のサイクル部分と正のサイクル パスが互いに打ち消し合います。

同様に、電流の平均値と同様に、平均値よりも大きい電流の RMS、二乗平均平方根値を見つけることができます。電流の RMS 値も半サイクルで計算されます。

Irms =Iv =Io/ √2 =0.707 Io

Irms =Iv =電流の実効値

この電流は熱の発生につながります。わずかな時間 dt で生成される少量の熱は、「dH」として表されます。

I =Io sin(ωt)

dH =I2 R dt

dH =(Io)2 R (sin ωt)2 dt

上記の小さな熱方程式から熱を求めるには、半サイクルのオフ時間 T/2 について、上記の熱方程式を 0 から T/2 の範囲で積分する必要があります。これを行った後、熱の値を取得します。

H =(Io)2 R . T/2

H =(Irms)2 R . T/2

H=発生する熱量

R=回路による抵抗

実効値

交流電流の RMS または実効値は、一定期間、回路内の抵抗を流れる調査電流を表します。

結論

したがって、上記の情報から、半サイクル中に代替量、電圧、または電流によって達成される最大値は、最大値のピークと呼ばれ、この値は振幅または波高値としても知られていると推測できます。上に示すように、正弦波の交番量は 90° でピークに達します。このピーク値から、完全な 1 サイクルにわたる交番量のすべての瞬時値の平均、平均値を見つけることができます。平均値は、正または負のサイクルの符号を考慮せずに計算されます。両方のサイクルの平均値は同等であり、完全なサイクルの平均値はゼロになります。また、交流の RMS または実効値も計算します。これは、一定期間、回路内の抵抗を流れる調査電流を表します。この電流の結果、一定量の熱が回路内で生成されます。



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