AC spænding

Vekselspænding er en elektrisk spænding, hvis polaritet ændres ved regelmæssig gentagelse, men hvis middelværdi over tid er nul ifølge standardisering ^[1] ^[2] . Spændingens kurveform er irrelevant og på ingen måde bundet til sinuskurven .

Ovenfor: Blandet spænding skabt af sinusformet vekselstrøm gennem ensretning
Nedenfor: Deres vekselstrømskomponent

Notation

Symbolet for den fysiske mængde "elektrisk spænding" er det $U$ ${\ displaystyle U}$ $U$ ; hvis der er risiko for forveksling med direkte eller blandet spænding (udtryk i henhold til ^[1] ), identificeres en vekselstrøm af tilden som et indeks, dvs. $U_{\sim }$ ${\ displaystyle U _ {\ sim}}$ $U _ {\ sim}$ . Under ingen omstændigheder skal enhedssymbolet V for volt markeres. ^[3] ^[4] For en vekselstrøm på 230 V er

U_{\sim }=\ 230\;\mathrm {V}

{\ displaystyle U _ {\ sim} = \ 230 \; \ mathrm {V}}

U _ {\ sim} = \ 230 \; {\ mathrm V}

at skrive. Hvis tilden ikke kan bruges, er afledt af den angelsaksiske verden, indekset AC (vekselstrøm Engl.) Brugt - både strøm (engelsk strøm) Såvel som spænding (spænding Engl.), Så $U_{\mathrm {AC} }$ ${\ displaystyle U _ {\ mathrm {AC}}}$ $U _ {{\ mathrm {AC}}}$ . Tilføjelsen til volt som enhedssymbolet VAC ( volt vekselstrøm ) er som ovenfor ikke tilladt i henhold til tyske standarder.

Hvis den vekslende mængde repræsenteres som en tidsafhængig momentan værdi, bruges små bogstaver, ^[5] til spændingen $u$ ${\ displaystyle u}$ $u$ eller $u(t)$ ${\ displaystyle u (t)}$ $u (t)$ .

Definitioner og afgrænsninger

Temporal progression af skiftende variabler

definition

Dette betyder en elektrisk spænding, der ændrer sig over tid $u(t)$ ${\ displaystyle u (t)}$ $u (t)$ kan betegnes som vekselstrøm, skal den opfylde to kriterier i overensstemmelse med de nævnte standarder:

Det er periodisk og opfylder derfor periodens varighed $T$ ${\ displaystyle T}$ $T$ for alle heltal $n$ ${\ displaystyle n}$ $n$

u(t)=u(t+n\cdot T)

{\ displaystyle u (t) = u (t + n \ cdot T)}

{\ displaystyle u (t) = u (t + n \ cdot T)}

.

Deres ækvivalens er nul, så den gælder for ethvert tidspunkt $t_{1}$ ${\ displaystyle t_ {1}}$ $t_ {1}$

\int _{t_{1}}^{T+t_{1}}u(t)\;\mathrm {d} t=0

{\ displaystyle \ int _ {t_ {1}} ^ {T + t_ {1}} u (t) \; \ mathrm {d} t = 0}

{\ displaystyle \ int _ {t_ {1}} ^ {T + t_ {1}} u (t) \; \ mathrm {d} t = 0}

,

eller ækvivalent: Arealet mellem kurven og nullinjen er dels positivt og dels negativt og tilføjes til nul efter en periode.

Eksempler

Støj er en stokastisk proces, der er kontinuerlig, men ikke periodisk; derfor er støjspændingen ikke en vekselstrøm. I kommunikationsteknik er støjspændingen undertiden forkert ligestillet med vekselstrømmen eller defineret som en særlig form for vekselstrøm, hvis de krævede egenskaber ved vekslende mængder (f.eks. Periodicitet ) er ubetydelige eller ubetydelige for den pågældende proces. ^[1]

En engangsskifteproces opfylder heller ikke kriterierne for en periodisk proces.

En periodisk gentagende koblingsproces, der skifter mellem en positiv og en negativ spænding, genererer derefter en vekselstrøm, når ækvivalensen af spændingen genereret på denne måde er nul.

brug

Den mest kendte vekselstrøm fra dagligdagen er netspændingen fra stikkontakten. AC -spændingen handler om den generelle form for Ohms lov med vekselstrøm forbundet, så den er underlagt særlige beregningsregler med belastningsmodstande for DC -modstand selv en AC -modstand har, se kompleks vekselstrømberegning .

Ud over denne applikation til elforsyning bruges AC -spænding også i kommunikationsteknik. Et eksempel på dette er mikrofonen , som genererer en vekselstrøm, der viser den optagne lydhændelse. I elektrisk signalbehandling og måleteknologi forekommer det kontinuerligt i en række forskellige former. Hvis en blandet spænding føres til en veksel spændingskobling (f.eks. Ved hjælp af en kondensator ), transmitteres kun veksel spændingskomponenten.

Parametre

En sinusformet vekselstrøm.
1 = spidsværdi , her også amplitude ,
2 = peak-valley værdi,
3 = effektiv værdi,
4 = periodevarighed

Nominel værdi (ved hjælp af netspændingen som eksempel): Den nominelle værdi af en spænding, som den f.eks. Er angivet på typeskilt , er dens rms -værdi. På grund af tab i forsyningsledningerne i distributionsnetværket afhænger spændingen, der faktisk er tilgængelig, af belastningen. På grund af tekniske fremskridt er tolerancen for netspændingen blevet reduceret flere gange i løbet af historien. De nominelle spændinger på 220 V med tilladte afvigelser på +20% / - 10%, 230 V med ± 10% eller 240 V med ± 5% er derfor det samme forsyningsnet, hvis nominelle spænding er ændret ved at ændre strømspændingen inden for toleranceområde for den kontraktligt aftalte nominelle spænding; se også mærkespænding .

Rms værdi: RMS (Engl. Root mean square, RMS) for spændingen $U_{\mathrm {eff} }$ ${\ displaystyle U _ {\ mathrm {eff}}}$ $U _ {\ mathrm {eff}}$ svarer matematisk til kvadratroden af middelværdien over kvadratet af spændingen eller strømfunktionen i løbet af et helt tal perioder. Rms -værdien svarer til DC -spændingen, ved hvilken den samme effekt overføres til en ohmsk forbruger. Udtrykket "230 V" for den almindelige vekselstrøm i husholdninger er en effektiv værdi.

Maksimal værdi, spidsværdi, spidsværdi, amplitude: Topværdien $U_{\mathrm {s} }$ ${\ displaystyle U _ {\ mathrm {s}}}$ $U _ {{\ mathrm {s}}}$ ( spidsværdi for vekselstrøm ${\hat {u}}$ ${\ displaystyle {\ hat {u}}}$ $\ har u$ kaldet ^[1] og med en sinusformet kurveamplitude ) er det højeste (uafhængige af polariteten) opnåelige spændingsniveau. Med en given rms -værdi for en defineret spændingskurve kan spidsværdien bruges ${\hat {u}}$ ${\ displaystyle {\ hat {u}}}$ $\ har u$ beregne, men med tilfældige spændingskurver (lyd, støj, ...) er kun statistisk information mulig.

Oscillationsområde, tidligere top-to-peak spænding: Denne top-dal værdi $U_{\mathrm {ss} }$ ${\ displaystyle U _ {\ mathrm {ss}}}$ $U _ {{\ mathrm {ss}}}$ er forskellen mellem de positive og negative spidsværdier for spændingsfunktionen. I tilfælde af sinusformet spænding er det to gange amplituden.

Rettet værdi: Den ensrettede værdi er middelværdien af den ensrettede spænding. Dette er det letteste at måle. Mange enkle måleenheder måler denne værdi og viser den ganget med sinusformfaktoren 1.11 som "rms -værdien". Enhederne måler derfor kun korrekt, hvis kurveformen er sinusformet.

Formfaktor: Formfaktoren angiver forholdet mellem rms -værdien og den rektificerede værdi. Med sinusformet vekselstrøm er den 1.111 (nøjagtigt $\pi /{\sqrt {8}}$ ${\ displaystyle \ pi / {\ sqrt {8}}}$ $\ pi / {\ sqrt {8}}$ ). For statistiske spændingsprofiler er formfaktoren i modsætning til crest -faktoren også et unikt tal, hvis den statistiske adfærd er defineret (f.eks. 1.11 for hvid støj ).

Crest -faktor: Crest -faktoren (engl. Crest -faktor) er forholdet mellem spidsværdien og RMS -værdien. Denne faktor kan bruges til at konvertere de to mængder rms -værdi og topværdi. For eksempel er topfaktoren for en sinusformet vekselstrøm 1.414 (nøjagtigt ${\sqrt {2}}$ ${\ displaystyle {\ sqrt {2}}}$ ${\ sqrt {2}}$ ). Dette gælder dog kun for periodiske og præcist definerede spændingskurver; for eventuelle spændingskurver (målte værdier, støj osv.) Afgiver crest -faktoren kun statistiske udsagn om en nødvendig amplitude -sandsynlighed (f.eks. For støj med en gaussisk fordeling )

frekvens: Frekvensen angiver antallet af periodisk forekommende svingninger i forhold til det tidspunkt, hvor de tælles. I princippet er hver frekvens $f>0$ ${\ displaystyle f> 0}$ ${\ displaystyle f> 0}$ muligt; AC -spændinger er en del af den tekniske anvendelse og håndtering $f<16{\text{ Hz}}$ ${\ displaystyle f <16 {\ tekst {Hz}}}$ ${\ displaystyle f <16 {\ tekst {Hz}}}$ ret sjældent. Ved teoretiske behandlinger, især sinusformede svingninger, bruges også vinkelfrekvensen $\omega =2\pi f$ ${\ displaystyle \ omega = 2 \ pi f}$ $\ omega = 2 \ pi f$ forventet.

Se også

Specialistlitteratur

Ernst Hörnemann, Heinrich Hübscher: Elektroteknik specialistuddannelse i industriel elektronik. 1. udgave, Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig 1998, ISBN 3-14-221730-4 .
Günter Springer: Elektroteknik. 18. udgave, Verlag Europa-Lehrmittel, 1989, ISBN 3-8085-3018-9 .
Horst Stöcker: Lommebog over fysik. 4. udgave, Verlag Harry Deutsch, Frankfurt am Main 2000, ISBN 3-8171-1628-4 .
Wilfried Weißgerber: Elektroteknik til ingeniører. 4. udgave, Verlag Vieweg, 2008, ISBN 978-3834805027 .

Weblinks

Se: RMS spænding, spids spænding og spids til spids

Individuelle beviser

↑ ^a ^b ^c ^d DIN 40110-1: 1994 skiftende mængder-Del 1: To-leder kredsløb
↑ DIN 5483-1: 1983 Tidsafhængige mængder-Del 1: Betegnelse af tidsafhængigheden
↑ DIN 1313: 1998 størrelser
↑ tysk oversættelse DIN EN ISO 80.000-1: Størrelser og enheder - Del 1: Generelle, kap. 7.2.1
↑ DIN 5483-2: 1982: Tidsafhængige mængder- Del 2: Formelsymboler

[D10-1] DIN 40110-1: 1994 skiftende mængder-Del 1: To-leder kredsløb

[2] DIN 5483-1: 1983 Tidsafhængige mængder-Del 1: Betegnelse af tidsafhængigheden

[3] DIN 1313: 1998 størrelser

[4] tysk oversættelse DIN EN ISO 80.000-1: Størrelser og enheder - Del 1: Generelle, kap. 7.2.1

[5] DIN 5483-2: 1982: Tidsafhængige mængder- Del 2: Formelsymboler

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]