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正弦交流电的三要素
(1)最大值
(2)角频率
(3)初相位(初相)
通常我们所说的正弦交流电的大小都是指有效值
常用正弦电流及电压的有效值表示其大小。它指的是一个与周期电流平均热效应相等的直流电流的量值。电工设备的额定电流、电压,交流测量仪表的电流、电压示值等都是有效值。但电工设备的耐压值却不是有效值而是电压的最大值(振幅值)。
交流电在实际使用中,如果用最大值来计算交流电的电功或电功率并不合适,因为毕竟在一个周期中只有两个瞬间达到这个最大值。为此人们通常用有效值来计算交流电的实际效应。
正弦交流电
正弦交流电电动势其表达式为:
正弦交流电电动势其表达式
Em表示为最大值、ω为电角度、e为瞬时值、t表示时间。 有效值的定义为:如果交流电和直流电分别通过同一电阻,两者在相同的时间内所消耗的电能相等(或所产生的焦耳热相同),则此直流电的数值就叫做交流电有效值的数值。
正弦交流电的有效值与最大值之间的关系
正弦交流电的有效值与最大值之间的关系
有效值(均方根值) - 约0.707倍最大值(幅值)
在相同的电阻上分别通过直流电流和交流电流,经过一个交流周期的时间,如果它们在电阻上所消耗的电能相等的话,则把该直流电流(电压)的大小作为交流电流(电压)的有效值,正弦电流(电压)的有效值等于其最大值(幅值)的1/√2,约0.707倍。在正弦交流电流电中根据热等效原理,定义电流和电压的有效值为其瞬时值在一个周期内的均方根值。
有效值-均方根值
也就是说:
- 峰值除以√2,即峰值除以1.414,则为有效值。
- 有效值等于其最大值(幅值)的1/√2,即峰值乘以0.707,则为有效值。
峰-峰值
正弦波最高点和最低点的差,比如幅值5V的双级性正弦交流电的峰-峰值是5V-(-5V)也就是10V。如果是5V单级性正弦直流电压的话,峰-峰值就是5V-0V,还是5V。
峰峰值是指一个周期内信号最高值和最低值之间差的值,就是最大和最小之间的范围。它描述了信号值的变化范围的大小。峰值是以0刻度为基准的最大值,有正有负。而峰峰值是最大值和最小值的差值,只有正的。
瞬时值
交流电每一瞬间的值称为瞬时值。瞬时值是随着时间变化而变化的,是时间t的函数,用小写字母表示,如i(t)、v(t)、e(t)+分别表示电流、电压和电动势的瞬时值。
平均值
平均值(The average value)有算术平均值,几何平均值,平方平均值(均方根平均值,rms),调和平均值,加权平均值等,其中以算术平均值最为常见。
算术平均值的计算方法
几何平均值的计算方法
值得注意的是,几何平均值是相对于正数而言的,也就是说上面的X1,X2,..Xn必须是正数。
均方根平均值计算方法
N/(1/x1+1/x2+...+1/xn)
加权平均值算法
幅值
幅值是在一个周期内,交流电瞬时出现的最大绝对值称为幅值,也叫最大值、振幅、峰值。
举例说明
我国交流电电压规定为220V,再乘以波峰因数(1.414),得到峰峰值311.08V
a、b的算术平均值是(a+b)/2 ,几何平均值是ab开平方,三个数就是这三个数的积开立方。
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