آموزش الکترونیک

جریان متناوب AC چیست؟ تسلط در 3 گام بر نظریه ولتاژ AC

سلام. آموزش جریان متناوب AC چیست؟ 3 گام تا تسلط بر ولتاژ AC را آماده کرده ایم.

یک مدار الکتریکی یک مسیر رسانای کامل است که از طریق آن الکترون ها از منبع به بار جریان می یابند و به منبع باز می گردند. مسیر حرکت و بزرگی جریان الکترونها به نوع منبع بستگی دارد. در مهندسی برق اساساً دو نوع منبع ولتاژ یا جریان (انرژی الکتریکی) وجود دارد که نوع مدار را مشخص  می کند و آنها جریان متناوب (یا ولتاژ) و جریان مستقیم هستند.برای دو پست بعدی ، ما روی جریان متناوب متمرکز خواهیم شد و به موضوعات مختلفی مانند ااشکال موج جریان متناوب و غیره حرکت خواهیم کرد.

گام اول: جریان AC چیست و چگونه تولید می شود؟

مدارهای AC که به  عنوان جریان متناوب شناخته می شوند به معنای مدارهایی هستند که توسط منبع متناوب ولتاژ یا جریان تغذیه می شوند. در جریان  یا ولتاژ متناوب ،  مقدار ولتاژ یا جریان در حدود یک مقدار متوسط خاص متفاوت است و به صورت دوره ای و با دامنه ی مشخص، جهت را معکوس می کند. بیشتر دستگاه ها و سیستم های خانگی و صنعتی امروزی با استفاده از جریان متناوب تغذیه می شوند. همه دستگاه های متصل به دی سی و دستگاه های مبتنی بر باتری قابل شارژ از لحاظ فنی بر روی جریان متناوب کار می کنند زیرا همه آنها از نوعی از جریان DC تولید شده از AC برای شارژ باتری های خود یا به کار بردن سیستم استفاده می کنند. بنابراین جریان متناوب روشی است که از طریق آن توان در شبکه منتقل می شود. مدار متناوب در دهه 1980 میلادی به وجود آمد که تسلا تصمیم گرفت ناتوانی سافت های طولانی ژنراتورهای DC توماس ادیسون را حل کند. وی به دنبال راهی برای انتقال برق در ولتاژ بالا و سپس  از ترانسفورماتورها برای پیمودن آن از طریق بالا و پایین بردن ولتاژ که ممکن است برای توزیع نیاز باشد، استفاده کرد و بدین ترتیب توانست از تلفات توان را در مسافت های زیاد که مشکل اصلی مدار DC بود، به حداقل برساند.

جریان متناوب AC در مقابل جریان مستقیم DC

AC و DC از چند جهت از جمله انتقال و توزیع با هم متفاوت هستند اما به خاطر سادگی ، ما مقایسه خصوصیات آنها را در این مقاله انجام می دهیم تفاوت عمده بین AC و DC ، که همچنین علت ویژگی های مختلف آنهاست ، در جهت جریان انرژی الکتریکی است. در DC ، الکترونها به طور پیوسته در یک جهت واحد به جلو جریان می یابند ، در حالی که در AC ، الکترون ها جریان خود را در فواصل دوره ای متناوب تغییر می دهند. این همچنین منجر به تغییر در سطح ولتاژ می شود زیرا همراه با جریان از مثبت به منفی تغییر می یابد.

جریان متناوب AC در مقابل جریان مستقیم DC

در زیر یک نمودار مقایسه برای برجسته کردن برخی تفاوت های بین AC و DC آورده شده است. وقتی بیشتر به بررسی مدارهای جریان متناوب می پردازیم ، تفاوتهای دیگر برجسته خواهد شد.

مبانی مقایسهACDC
ظرفیت انتقال انرژیطی مسافت های طولانی با حداقل تلفات انرژی انتقال می یابدمقدار زیادی از انرژی هنگام ارسال در مسافت های طولانی از بین می رود
اصول اولیه تولیدیک آهنربا در امتداد سیممغناطیس ثابت در طول سیم
فرکانسمعمولاً بسته به فرکانس کشور ، 50 هرتز یا 60 هرتزصفر است
جهتبطور دوره ای هنگام گردش از یک جهت معکوس می کنداین جریان ثابت در یک جهت است.
جریاندامنه آن با زمان تغییر می کندمقدار ثابت
منبعکلیه اشکال ژنراتورهای ACسلولهای باتری ، باتریها ، تبدیل از AC
ضریب قدرتبین 0 و 1همیشه 1
شکل موجموج سینوسی ، موج ذوزنقه ، مثلث و مربعراست ، گاه پالس کننده
پارامتر های گذراامپدانسفقط مقاومت

منبع ولتاژ AC چگونه کار میکند ؟

الگوی پیرامون تولید AC ساده است. اگر یک میدان مغناطیسی یا آهنربا در امتداد یک مجموعه سیم پیچ ثابت (سیم) یا چرخش یک سیم پیچ در اطراف یک میدان مغناطیسی ثابت بچرخد ، یک جریان متناوب با استفاده از یک ژنراتور AC تولید می شود. ساده ترین شکل ژنراتور AC از یک حلقه سیم تشکیل شده است که در حالی که بین قطب های شمالی و جنوبی یک آهنربا قرار دارد ، تقریباً یک محور چرخش می کند.

تولید موج AC با کویل

در حالی که سیم پیچ آرمیچر در داخل میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط آهنرباهای قطب شمال و جنوب می چرخد ، شار مغناطیسی از طریق سیم پیچ تغییر می کند و بنابراین بارها از طریق سیم مجبور می شوند و باعث ایجاد ولتاژ مؤثر یا ولتاژ القایی می شوند. شار مغناطیسی از طریق حلقه در نتیجه زاویه حلقه نسبت به جهت میدان مغناطیسی است.

انواع روش های تولید ولتاژ AC

از تصاویر نشان داده شده در بالا ، می توان نتیجه گرفت که با چرخش آرمیچر ، تعداد مشخصی از خطوط میدان مغناطیسی قطع می شوند ، مقدار “خطوط بریده شده” خروجی ولتاژ را تعیین می کند. با هر تغییر در زاویه چرخش و حرکت دایره ای حاصل از آرماتور در برابر خطوط مغناطیسی ، مقدار “برش خطوط مغناطیسی” نیز تغییر می کند ، از این رو ولتاژ خروجی نیز تغییر می کند. به عنوان مثال ، خطوط میدان مغناطیسی قطع شده در درجه صفر است که ولتاژ حاصل را صفر می کند ، اما در 90 درجه تقریباً تمام خطوط میدان مغناطیسی قطع می شوند ، بنابراین حداکثر ولتاژ در یک جهت تولید می شود. همانند 270 درجه درجه که در جهت مخالف تولید شده است. بنابراین در نتیجه تغییر،  و ولتاژ ایجاد می شود زیرا آرمیچر در داخل میدان مغناطیسی می چرخد ​​و منجر به تشکیل یک شکل موج سینوسی می شود. ولتاژ ایجاد شده سینوسی است و با فرکانس زاویه ای ω در رادیان در ثانیه اندازه گیری می شود.

جریان القایی در تنظیمات فوق با این معادله ارائه می شود:

I = V / R

V = NABwsin (wt)

N = سرعت

اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید.

A=مساحت

B = میدان مغناطیسی

W = فرکانس زاویه ایی

ژنراتورهای AC واقعی ظاهراً پیچیده تر از این هستند اما براساس همان اصول و قوانین القای الکترومغناطیسی همانطور که در بالا توضیح داده شد ، کار می کنند. جریان متناوب همچنین با استفاده از نوع خاصی از مبدل ها و مدارهای نوسانگر مطابق با اینورترها تولید می شود.

مبدل ها یا ترانسفورماتور ها

اصول القایی که AC بر اساس آن مستقر می شود ، فقط به تولید آن محدود نمی شود بلکه در انتقال و توزیع آن نیز محدود است. همانطور که در زمان اشاره به برتری های AC ، یکی از اصلی ترین مسئله این بود که DC نمی تواند از مسافت طولانی منتقل شود ، بنابراین یکی از موضوعات اصلی ، که AC  باید آن را حل کند ولتاژهای زیاد (KV) تولید شده را به مصرف کننده هایی که از ولتاژ در دامنه V استفاده می کنند و نه KV است ، تحویل دهد. این یکی از دلایلی است که ترانسفورماتور به عنوان یكی از اصلی ترین بخش های AC توصیف می شود و مهم است كه در مورد آن صحبت كنیم.

حتما ببینید :  آموزش راه اندازی سرور ماینکرافت با رزبری پای

مبدل ها یا ترانسفورماتور ها

در ترانسفورماتورها دو سیم پیچ به گونه ای سیم کشی می شوند که وقتی جریان متناوب در یک جریان اعمال می شود ، ولتاژ را در دیگری القا می کند. ترانسفورماتورها دستگاههایی هستند که برای کاهش یا افزایش ولتاژ اعمال شده در یک انتها (سیم پیچ اولیه) برای تولید ولتاژ پایین تر یا بالاتر به ترتیب در انتهای دیگر (سیم پیچ ثانویه)  استفاده می شوند. ولتاژ القایی در سیم پیچ ثانویه همیشه برابر است با ولتاژ اعمال شده در اولیه ضرب با نسبت تعداد چرخش روی سیم پیچ ثانویه به سیم پیچ اصلی.

ترانسفورماتور ها  کاهشی یا افزایشی هستند از این رو به نسبت تعداد چرخش های سیم پیچ ثانویه به تعداد چرخش رسانای سیم پیچ اولیه بستگی دارد. اگر سیم پیچ اولیه بیشتر از ثانویه باشد ، ولتاژ پایین تر می رود اما اگر سیم پیچ اصلی نسبت به سیم پیچ ثانویه تعداد چرخش کمتری داشته باشد ، ترانسفورماتور ولتاژ اعمال شده در اولیه را بالا می برد.

ترانسفورماتورها توزیع انرژی الکتریکی در مسافت طولانی را بسیار ممکن ، مقرون به صرفه و عملی کردند. برای کاهش تلفات هنگام انتقال ، انرژی الکتریکی از ایستگاه های تولید کننده در ولتاژ بالا و جریان کم انتقال می یابد و سپس با ولتاژ کم و جریان های بالا به کمک ترانسفورماتورها به خانه ها و دفاتر توزیع می شود.

گام دوم: شکل موج AC و جزئیات امواج متناوب

همانطور که در گام اول نظریه مدار جریان متناوب گفته شد، زمانی که یک آهن ربا دور یک سیم پیچ یا سیم پیچ در یک میدان مغناطیسی می‌چرخد یک ولتاژ یا جریان متناوب تولید میشود. چرخش هر یک از آهنربا یا سیم پیچ که منجر به ایجاد تناوب در جهت و اندازه ی ولتاژ (یا جریان) میشود باعث مشاهده موجی در اسیلوسکوپ یا ابزار مشابه میشود. این موج با کشیدن نمودار ولتاژ برحسب زمان ایجاد میشود. از منبع جریان متناوبی که در گام قبل مطرح شد میتوان مشاهده کرد که به صورت کلی تناوب ولتاژ یا جریان با یک موج سینوسی نمایش داده میشود به حدی که در ساخت مبدل های جریان (اینورتر ها) ، بعضی را فقط دارای موج سینوسی دسته بندی می‌کنند . علت آن این است که موج سینوس منجر به ایجاد تغییرات و چرخش سیم پیچ یا آهنربا به صورت روان میشود.

شکل موج AC و جزئیات امواج متناوب

نمودار یک موج سینوسی با تمام ویژگی هایش (که در ادامه ی این مقاله توضیح خواهیم داد) در تصویر زیر نشان داده شده است:

موج سینوس برای نمایش شکل موج AC

علم نمودار های موج با قانون القای فارادی بهتر توضیح داده میشود که میگوید ولتاژ تولید شده از سیم پیچ های ثابت که ناشی از حرکت یک آهنربای چرخان است با شار مغناطیسی عمود بر سطح سیم پیچ تناسب دارد.

اندازه ی شار مغناطیسی که از سیم پیچ رد میشود هنگامی بیشینه است که میدان مغناطیسی طوری قرار بگیرد که بیشتر سطح رسانا را قطع کند و هرچه‌ کمتر قطع کند مقدار شار مغناطیسی کمتر میشود. این موضوع بزرگی جریان یا ولتاژ تولید شده را تعیین می کند و با ادامه ی چرخش جهت آن تغییر میکند.

نمودار دیگر موج های متناوب

قبل از اینکه سراغ خصوصیات نمودار موجی جریان متناوب برویم، خوب است به نمودار های موجی دیگری که در نمایش جریان متناوب در کنار نمودار موج سینوسی استفاده می شوند اشاره کنیم که عبارتند از:

  1. موج مربعی
  2. موج مثلثی
  3. موج دندانه اره ای یا موج پلکانی

1. موج مربعی متناوب

در مهندسی برق موج های مربعی کاربرد زیادی در نمایش سیگنال های الکتریکی مانند ولتاژ، جریان، خروجی های مدار و سیگنال ساعت دارند. چون هر یک از لبه های مثبت یا منفی موج مدت زمان یکسانی طول می‌کشند این موج ها متقارن هستند. برخلاف موج های سینوسی، موج های مربعی در نمودار خود بالا و پایین های عمودی با خطوط افقی در انتهای دامنه شان دارند به جای اینکه تدریجی افزایش یابند و قله های نوک تیز داشته باشند که از ویژگی های موج سینوسی است.

موج مربعی متناوب

فرکانس موج سینوسی به صورت زیر محاسبه می‌شود:

فرکانس = دوره / 1

دوره = tp + tn

tp = زمان مورد نیاز برای کامل شدن نیمه قسمت مثبت

tn = زمان مورد نیاز برای کامل قسمت منفی شدن همان نیمه

2. موج مثلثی متناوب

موج های مثلثی قله های تیز تری نسبت به نمودار سینوسی دارند. افزایش و کاهش آنها آرام تر انجام میشود. موج های مثلثی به صورت یکسان متناوب هستند و زمان کاهش و افزایش آنها برابر است. نمونه ای از یک موج مثلثی در تصویر زیر نشان داده شده است.

موج مثلثی متناوب

3. موج دندان اره ای متناوب

قله های این موج شبیه به دندانه های اره است از این رو به آن دندان اره ای می‌گویند. اساسا نمودار های دندان اره ای دو نوع هستند، شیب مثبت که بخش کاهشی آن ها با شیب تند و بخش افزایشی  آنها آرام‌تر است و شیب منفی که بخش کاهشی آنها آرامتر است و بخش افزایشی شان سریعتر انجام میشود. تفاوت این دو نمودار در تصاویر زیر نشان داده شده است.

موج دندان اره ای متناوب شیب مثبت
شیب مثبت
موج دندان اره ای متناوب شیب مثبت
شیب منفی

توصیف موج جریان متناوب تنها به سه نمودار موجی که توضیح داده شد محدود نمی‌شود اما به خاطر محبوبیت و کاربرد زیادشان تنها به این ۳ موج اشاره کردیم.

خصوصیات نمودار موج جریان متناوب

برای درست و کامل توصیف کردن نمودار موج جریان متناوب سه خصوصیت آن را مطرح میکنیم:

  1. دامنه
  2. فرکانس (یا دوره ی تناوب)
  3. فاز

1. دامنه

دامنه ی یک نمودار موج جریان متناوب،  بزرگی نمودار در هر لحظه را مشخص می کند. بزرگی جریان یا ولتاژ متناوب با سینوس زاویه ی ایجاد شده توسط حرکت دایره ای آهنربا یا سیم پیچ با نقطه ی صفر تغییر میکند. برای مثال همانطور که در تصویر قابل مشاهده است، هنگامی که سیم پیچ با میدان مغناطیسی زاویه ی ۹۰ درجه می‌سازد دامنه برابر با سینوس ۹۰ یعنی ۱ می‌شود. چون این نقطه بیشترین مقدار را دارد به آن قله ی ولتاژ یا قله ی جریان می‌گویند که بعداً آن را بهتر توضیح خواهیم داد. هنگامی که زاویه ۲۷۰ درجه می‌شود، دامنه برابر با ۱- میشود که بزرگی بیشینه ولتاژ یا جریان خلاف جهت است.

دامنه شکل موج AC

2. فرکانس و دوره ی تناوب

سیم پیچ یا آهنربا به صورت مداوم در حال چرخش هستند. این بدین معنی است که بعد از اولین چرخش کامل، نمودار موجی تکرار می‌شود. به این ترتیب می‌توانیم یک نقطه را صرف نظر از مکانش در نمودار موجی انتخاب کنیم و آن را به عنوان یک نشان گر استفاده کنیم. هربار که موج بعد از تکرار به این نقطه می‌رسد، موج یک دوره ی کامل را طی کرده است و تعداد دوره ها با هر دوره کاملی که نمودار موجی طی میکند زیاد می‌شود. ساده ترین کار این است که قله ی نمودار موجی را به عنوان نشانگر استفاده کنیم. فاصله ی بین دو قله ی پی‌در‌پی را یک دوره ی کامل می نامیم.

چرخه کامل موج AC
چرخه کامل موج AC

دوره با زاویه اندازه گیری می‌شود و اگر دوره را با زمان اندازه بگیریم به آن یک تناوب میگوییم. یک دوره ی کامل یا ولتاژ متناوب همواره 360 درجه است، اما نرخ تغییر (یا چرخش) برای رسیدن به یک تناوب با ویژگی ای به نام فرکانس مشخص میشود.

فرکانس نمودار موجی جریان متناوب را می‌توان تعداد دوره های کامل (تناوب) نمودار موجی در واحد زمان تعریف کرد. واحد فرکانس هرتز است که به سادگی تعداد دوره ها (تناوب) کامل شده توسط نمودار موجی را در یک ثانیه نشان می‌دهد. فرکانس با فرمول زیر محاسبه می‌شود:

فرکانس = دوره / 1

دوره = فرکانس / 1

فرکانس منبع جریان متناوب در بیشتر بخش های جهان معمولا ۵۰ هرتز (در نیاگارا و بیشتر کشور های اروپایی) یا  ۶۰ هرتز (در کشورهای اتحادیه ی اروپا) است و بیشتر لوازم الکتریکی طوری طراحی شده‌اند که بتوانند این تفاوت در فرکانس را تحمل کنند که در هر‌کدام از این کشورها قابل استفاده باشند.

حتما ببینید :  آموزش کنترل آردوینو با رزبری پای و pyFirmata + فیلم

3. فاز

قسمت افقی نمودار موج سینوسی استفاده شده برای نمایش جریان متناوب نشانگر زمان است و با در نظر گرفتن یک نقطه زمان در نمودار، قسمت های سمت راست آن نقطه بعد از زمان فعلی اتفاق می‌افتند و قسمت های سمت چپ آن نقطه قبل از زمان فعلی اتفاق افتاده‌اند. چون محور افقی را زمان در نظر گرفته ایم، زمانی که دو موج با فرکانس های یکسان از زمان های متفاوت شروع میشوند گفته میشود که یک اختلاف فاز بین آن دو وجود دارد که آن را با درجه اندازه گیری می‌کنند. استفاده از این ویژگی باعث می‌شود که بتوانیم بدون داشتن استفاده از فرکانس محاسبات را انجام بدهيم و هم‌چنین دو نمودار موج با فرکانس یکسان را با هم مقایسه کنیم. تصاویر زیر را مشاهده کنید.

یک چرخه کامل یک موج AC 360 درجه
یک چرخه کامل یک موج AC 360 درجه
90 درجه اختلاف فاز بین موج آبی و زرد
90 درجه اختلاف فاز بین موج آبی و زرد

شکل بالا را میتوان برای توضیح تمام مفاهیم فاز استفاده کرد. در شکل بالا، نمودار موج B نود (۹۰) درجه از نمودار موج Y عقب تر است و نمودار موج Y نود (۹۰) درجه از نمودار موج B جلوتر است.

گام سوم: مقدار اوج، میانگین و RMS ولتاژ AC

گام سوم: مقدار اوج، میانگین و RMS ولتاژ AC

این سری مدارهای AC ما را به سفری می برد که در آن به کاری که درواقع مدارهای AC انجام می دهند، چگونگی تولید آن، برخی تاریخچه ها، مفاهیم موجود در AC، شکل موج آن و برخی خصوصیات و ویژگی های دیگر آن می پردازد و آن ها را به ما می فهماند. امروز به مرور برخی از این اصطلاحات و مقادیر مرتبط با جریان متناوب خواهیم پرداخت.

مقدار اوج (Peak) یا قله ی یک موج AC

یکی از ویژگی های اصلی شکل موج AC به جز فرکانس و دوره، دامنه است که حداکثر مقدار یک موج متناوب یا همان مقدار اوج را نشان می دهد. اوج، همانطور که خود کلمه اش نشان می دهد، بالاترین مقدار به دست آمده توسط یک جریان موج متناوب (یا ولتاژ) در طول یک نیم دوره ی موج اندازه گیری شده از نقطه ی شروع در صفر است. این موضوع به ما یکی از تفاوت های مهم بین AC و DC را نشان می دهد زیرا سیگنال های مبتنی بر DC سیگنال هایی با حالت پایدار هستند، بنابراین یک دامنه ی ثابتی را نگه میدارند که همیشه برابر با میزان جریان یا ولتاژ DC است. در امواج سینوسی خالص و اصل، مقدار اوج همیشه برای هر دو نیم دوره ی مثبت و منفی، که یک سیکل کامل را شکل می دهند ( (+Vp= -Vp، یکسان است. اما این برای سایر شکل های موج سینوسی دیگر، که برای نشان دادن جریان متناوب استفاده می شوند، صدق نمی کند زیرا نیم دوره های مختلف، مقادیر اوج متفاوتی دارند.

مقدار لحظه ای ولتاژ و جریان

مقدار لحظه ای یک ولتاژ یا جریان متناوب، مقدار جریان یا ولتاژ در یک لحظه ی مشخصی از زمان در طول یک دوره ی موج است.

تصویر زیر را در نظر بگیرید.

مقدار لحظه ای ولتاژ و جریان

مقدار لحظه ای ولتاژ توسط این معادله به دست می آید‌ :

V = Vpsin2πFt

جایی که Vp قرار دارد مقدار اوج ولتاژ است.

مقدار لحظه ای جریان نیز با یک فرمول مشابه به دست می آید :

I = Ipsin2πFt

مقدار متوسط یک شکل موج AC

مقدار متوسط یا میانگین مقدار جریان متناوب، میانگین کلیه ی مقادیر لحظه ای در طول یک نیم دوره است. میانگین مقادیر جریان متناوب، نسبت تمام مقادیر لحظه ای به تعداد آن مقادیر، در طول یک نیم دوره ی مشخص شده است.

مقدار متوسط شکل موج AC توسط این معادله محاسبه می شود :

مقدار متوسط یک شکل موج AC

V1 ..Vn مقدار لحظه ای ولتاژ در طول نیم دوره را نشان می دهند.

مقدار متوسط، توسط معادله ی زیر نیز محاسبه می شود :

Vavg = 0.637 *Vp

Vp حداکثر / اوج مقدار ولتاژ در طول نیم دوره است.

این معادله ی مشابه برای جریان نیز صادق است و تنها کاری باید انجام دهیم این است که جریان را به جای ولتاژ در معادله قرار دهیم.

مقدار متوسط موج AC تنها به یک دلیل خاص در طول یک نیم دوره اندازه گیری می شود؛ وقتی در طول یک چرخه ی کامل اندازه گیری می شود، میانگین حاصل همیشه برابر با صفر است زیرا میانگینِ مقدار نیم دوره ی مثبت، آن را از نیم دوره ی منفی خارج می کند و در نتیجه معادله ای که در بالا داده شده است، صفر سنجیده می شود.

مقدار جذر میانگین مربعات (RMS) یک موج AC

ریشه ی مربع از مجموع مربعات مقادیر میانگین جریان یا ولتاژ متناوب، به عنوان ریشه ی مربع یا مقدار RMS ولتاژ یا جریان گفته می شود.

این مقدار، توسط رابطه ی زیر به دست می آید :

مقدار جذر میانگین مربعات (RMS) یک موج AC

i1 مقدار لحظه ای جریان را نشان می دهد.

همچنین فرمول :

lrms = ip / √2 یا lrms = 0.707 * ip

 ip حداکثر مقدار و اوج جریان است.

همین مجموعه معادلات برای ولتاژ نیز به کار برده می شود و فقط کافی است ما ولتاژ را به جای جریان بگذاریم. توصیه می شود هنگام انجام محاسبات مربوط به جریان متناوب از مقادیر RMS ولتاژ و جریان استفاده کنید به جز هنگام انجام محاسبات میانگین مربوط به برق. دلیل این امر این است که اکثر ابزارهای اندازه گیری (مولتی متر) که برای اندازه گیری ولتاژ متناوب و جریان متناوب استفاده می شوند، خروجی های خود را براساس مقادیر rms می دهند. بنابراین تا آنجا که ممکن است برای جلوگیری از خطاها، بهتر است فقط از Vp استفاده کرد تا Ip و Vrms را پیدا کرد و برعکس، زیرا این مقادیر کاملا متفاوت با یکدیگر هستند.

ضریب فرم Form Factor

یکی دیگر ازمقادیر مرتبط با یک جریان متناوب که ما باید به آن توجه کنیم ضریب فرم است. ضریب فرم پارامتری است که برای توصیف شکل موج AC مورد استفاده قرار می گیرد و با نسبت بین مقدار RMS مقدار متناوب و مقدار متوسط، ارائه می شود.

ضریب فرم Form Factor موج AC

Vp اوج یا حداکثر مقدار ولتاژ است.

یکی از روش های تعیین صحیح بودن موج سینوسی از طریق ضریب فرم است که برای موج سینوسی اصلی همیشه ۱.۱۱ است. ما همچنین می توانیم از معادله ی فوق مقدار Irms را نیز به دست بیاوریم :

Form Factor = (0.707 x Vp) / (0.637 x Vp)
1.11 = Irms / Vavg
Irms = 1.11 x Vavg

یکی دیگر از کاربردهای ضریب فرم، در مولتی مترهای دیجیتالی است که در اندازه گیری جریان یا ولتاژ متناوب استفاده می شود. اکثر این کنتورها معمولا برای نمایش مقدار RMS امواج سینوسی طراحی شده اند، که با محاسبه ی مقدار متوسط و ضرب در ضریب فرم سینوسی (۱.۱۱) به دست می آیند زیرا محاسبه ی دیجیتالی کمی دشوار است. بنابراین برای مقادیر RMS در برخی مواقع، برای شکل موج های AC که سینوسی اصلی و خالص نیستند، ممکن است خواندن از روی یک مولتی متر کمی نادرست باشد.

ضریب تاج Crest Factor

آخرین مقدار مرتبط با جریان متناوب که در این مقاله به آن خواهیم پرداخت، ضریب تاج است. ضریب تاج، نسبت مقدار اوج یک جریان یا ولتاژ متناوب به میانگین مربع ریشه ی شکل موج است که از نظر ریاضی توسط معادله ی زیر به دست می آید :

معادله Crest Factor ضریب تاج

Vpeak حداکثر دامنه ی شکل موج است.

برای یک موج سینوسی اصلی نیز مانند ضریب عامل، ضریب تاج همیشه ثابت و مقدار آن ۱.۴۱۴ است.

همچنین ما می توانیم مقدار Irms را با توجه به معادله ی بالا به دست بیاوریم :

1.414 = Vpeak / (0.707 x Vpeak)
Vrms = V peak / 1.414
Vrms = 0.707 x Vpeak

ضریب تاج عمدتاً نشانه ای از قله های یک مقدار متناوب است. به عنوان مثال، در جریان مستقیم ضریب تاج همیشه برابر با صفر است، که این موضوع نشانگر این است که هیچ قله ای در شکل موج جریان مستقیم وجود ندارد. برای طبقه بندی نکات کلیدی، جدولی در زیر ارائه شده است که ضریب فرم و ضریب تاج انواع مختلفی از موج ها، که برای نشان دادن شکل موج های AC مورد استفاده قرار می گیرند را نشان می دهد.

آموزش کامل اندازه گیری مقدار پیک و RMS و متوسط موج AC

نظرتان را در مورد این مطلب با ستاره دادن اعلام کنید امیدوارم این مطلب برای شما مفید بوده باشد. نظرات ، مشکلات و پیشنهادات خود را در پایین صفحه اعلام کنید

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید را قرار دهم. (در خصوص سوال در مورد این مطلب از قسمت نظرات همین مطلب اقدام کنید)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن
بستن