幅度，平均，有效。方案、说明

幅度、平均、有效。无线电电子电气工程百科全书

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本文致力于研究电流形式对其作用的影响。它还讨论了测量各种电波形的电压和电流。

首先，应该记住，交流电，无论其形式如何，都由振幅 Iampl（与最大值同义）、平均 Iav 和有效 Ieff（rms，有效）值来表征。当电流形状发生变化时，电流对不同负载的影响也不同。

例如，电池从全波整流过渡到单半波整流期间的充电电流减半。如果整流器的负载是加热器，有这样的形状变化，不是电流，而是功率减半。因为，如您所知，功率 P 与电流的平方成正比（P \u2d IXNUMXR），那么对于半波整流，电流不会减少一半，而是减少一次！为了避免这样的矛盾，引入了上述概念。

表征交流电的三个量中的第一个是它的峰值e 灯。它等于电流变化期间的最大瞬时值。奇怪的是，从不同形式的电流对不同负载的影响来看，电流幅值的信息量最少。这就是为什么交流电的值是通过将其作用与直流电的作用进行比较来确定的。

平均交流电的值是指在与交流电相同的时间内携带相同电荷的直流电的值。对于形状关于时间轴对称的交流电（例如正弦信号），电流的平均值为零。因此，平均值通常被理解为平均整流，即电流经过整流后的平均值。电流的平均值表征其动作，例如，在给电池充电时。

有效的 交流电的值是直流电的值，直流电通过有源线性负载（例如电阻器）时，在相同的时间内释放与交流电在该负载中释放的热量相同的热量。对于加热装置而言，重要的是电流的有效值。

为了表征周期信号的形状，引入了两个参数：幅度因子ka=Iampl/Ieff和形状因子kf=Ieff/Iav.rect。

对于最常见的波形 - 正弦 - 考虑的值是：

从图形上看，交流电流的平均值是表征电流对时间依赖性的曲线下面积。有效值对应于描述电流平方对时间的依赖性的曲线下面积的平方根。上图。图1示出了传统正弦信号I(t)/Iampl及其平方(I(t)/Iampl)2的图表。从图表比较可以看出，电流的平方（瞬时功率与其成正比）以与电流相比的两倍频率脉动。另外，电流的平方的曲线相对于上下0,5水平的直线的偏差是相同的。当计算该曲线下的面积时，偏差被补偿，这意味着它是表征直流的直线下的面积的一半。由于电流的有效值与面积的平方根成正比，因此显然小于电流的幅值。

幅度，平均，有效

不幸的是，如果不了解积分，就无法确定正弦曲线 I(t) / Iampl 下的面积，您必须相信上述比率。

对于交流电信号的电压，有与电流相同的特征值——幅度Uampl、平均值Uav和有效Ueff。他们之间的关系是一样的。有效电源电压为220 V，幅值电压为311 V，平均整流电压为198 V。

在实践中，无线电爱好者必须遇到各种形状的电信号。让我们考虑其中的一些。

正弦电压 （图2，a）与全波整流（图2，b）保留其特性，并且平均电压变得严格等于平均整流电压。

幅度，平均，有效

上面说过，采用单半波整流（图2，c），与全波整流相比，平均电压值降低了一半，有效值降低了XNUMX倍。很容易理解，如果在任何功率控制器中，N个半周期中的一个被传递到负载，则平均电压下降N倍（负载中的功率下降相同的量），并且有效电压 - 由时间。

蜿蜒（图2d）。这是一种信号的名称，该信号的周期的一半等于其最大值，另一半等于零（图 2d）。对他来说，平均值等于振幅的一半。这种形式的电流在负载中消耗的功率是直流功率的一半，因此信号的有效值比振幅小几倍。在双极曲折的情况下（图2e），电压Uampl、Uav.rect和Ueff彼此一致。

矩形脉冲串 （图2，f），持续时间为t，重复周期为T。对于这样的信号，有“占空比”的概念，通常用字母Q表示，定义为周期与重复周期的比率。脉冲持续时间：Q = T/t。由于这种形式的信号电流作用时间比直流电少Q倍，因此信号的平均值比幅值小Q倍，有效值为时间。

锯齿信号 （图2，g，h）。对他来说，平均值（双极校正平均值）等于振幅的一半（三角形的面积等于底与高的乘积的一半）。为了计算有效值，需要确定描述信号平方对时间依赖性的抛物线下方的面积。计算这个面积并不容易；在数学计算中，有效值是比幅度小几倍。

同样的关系也适用于三角信号（图 2i），包括双极信号（图 2j）。

相脉冲控制器输出端的电压（图 2，l）。其形状以导通角 a 为特征，一般可在 0 到 . 这种形式的电压幅值为

平均 -

有效的 -

其中Uampl.s是调节器输入端网络的峰值电压，最后一个公式中的角度a必须以弧度代替。

图上。图 3 显示了这些公式所描述的依赖关系。

幅度，平均，有效

测量仪器如何响应不同的波形？首先，我们注意到，几乎所有测量直流电压和电流模式的指针式和数字式万用表都会确定所研究信号的平均值。

电磁系统仪器适合测量有效电压和电流 - 相应符号的图像绘制在其刻度上（图 4，a）。这些设备通常用于各种面板中以控制电源电压。它们相对简单且便宜，但消耗大量功率，在较窄的频率范围内运行，并且具有非线性尺度。

幅度，平均，有效

用于在宽频率范围内精确测量有效电压的特殊装置复杂且昂贵。

为了确定电压的幅值，通常使用加载在直流电压表上的二极管整流器和大电容器（图4b）。对于远高于二极管压降（约 0,6 V）的电压，这种测量的精度是足够的。

指针式和数字万用表在监测交流电压和电流时，确定平均整流值并将其乘以正弦信号的形状因子。因此，在测量正弦电压时，我们可以在设备的指示器上看到其有效值。对于任何其他形式的信号，很难解释交流电压表的测量结果。

例如，当连接使用半波整流器且输入端没有耦合电容器的交流电压表时，根据连接极性，电压表将显示零或两倍于有效值的值。全波整流器的输出。如果它连接到半波整流器的输出，那么它将显示零或未整流信号的有效电压。在这两种情况下，测量结果都是不可靠的。在存在耦合电容器的情况下，读数的解释更加困难。

因此，在没有专用仪器的情况下测量交流单极电压，应使用直流电压表。正如已经提到的，这种电压表测量平均电压，并且为了获得有效值，其读数应乘以形状因子。而要得到幅度值，乘以幅度因子就足够有效了。

知道了一系列矩形脉冲的电压幅值，从测量平均值的结果来确定脉冲的占空比就不难了，有时还很方便。

该表显示了平均值和有效值与幅度的比率，以及所考虑信号的形状和幅度系数。

作者：S. Biryukov，莫斯科

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