Was ist der Effektivwert eines Wechselstromsignals?

Diese Fragen stellen wir uns jedes Mal, wenn wir mit Wechselstromschaltungen arbeiten.

Angenommen, wir haben eine einfache Gleichstromschaltung (Abbildung – 1) und möchten sie in einer Wechselstromschaltung replizieren. Wir haben alles gleich, außer die Versorgungsspannung, die nun eine Wechselstromversorgung sein soll Spannung. Die Frage ist nun, welchen Wert die Wechselstromversorgungsspannung haben sollte, damit unsere Schaltung genauso funktioniert wie die Gleichstromschaltung.

Lassen Sie uns den gleichen Wert der Wechselstromversorgungsspannung (Wechselstrom Vpeak = 10 Volt) einsetzen, wie in unserer Gleichstromschaltung. Durch diese Maßnahme können wir sehen (Abbildung 3), dass das Wechselstromspannungssignal für einen Halbzyklus nicht den gesamten Bereich (blauer Bereich) der konstanten Gleichstromspannung abdeckt, was bedeutet, dass unser Wechselstromsignal nicht die gleiche Menge an Leistung wie unsere Gleichstromversorgung liefern kann.

Das bedeutet, wir müssen die Wechselstromspannung erhöhen, um den gleichen Bereich abzudecken und zu prüfen, ob sie die gleiche Menge an Leistung liefert oder nicht.

Wir fanden heraus (Abbildung 4), dass durch die Erhöhung der Spitzenspannung Vpeak auf (π/2) mal der Gleichstromversorgung Spannung wir tatsächlich den gesamten Bereich des Gleichstroms im Wechselstrom abdecken können. Wenn das Wechselstromspannungssignal vollständig das Gleichstromspannungssignal repräsentiert, wird dieser Wert des Gleichstromsignals als Durchschnittswert des Wechselstromsignals bezeichnet.

Nun sollte unsere Wechselstromspannung die gleiche Menge an Leistung liefern. Aber als wir die Versorgung einschalteten, stellten wir überraschenderweise fest, dass die Wechselstromspannung mehr Leistung liefert als der Gleichstrom. Denn ein Durchschnittswert des Wechselstroms liefert die gleiche Menge an Ladungen, aber nicht die gleiche Menge an Leistung. Um also die gleiche Menge an Leistung von unserer Wechselstromversorgung zu erhalten, müssen wir unsere Wechselstromversorgungsspannung verringern.

Wir fanden heraus, dass durch die Verringerung der Spitzenspannung Vpeak auf √2 mal Gleichstromspannung wir die gleiche Menge an Leistung in beiden Schaltungen fließen lassen. Wenn das Wechselstromspannungssignal die gleiche Menge an Leistung wie im Gleichstrom liefert, dann wird dieser Wert der Gleichstromspannung als effektivwert oder RMS-Wert des Wechselstroms bezeichnet.
Wir sind immer besorgt darüber, wie viel Leistung durch unsere Schaltungen fließt, unabhängig davon, wie viele Elektronen benötigt werden, um diese Leistung zu liefern, und das ist der Grund, warum wir überall im Wechselstromsystem den RMS-Wert der Wechselstromversorgung anstelle des Durchschnittswerts verwenden.

Fazit
Der Durchschnittswert eines Wechselstroms stellt die gleiche Menge an Ladungen im Gleichstrom dar.

Effektivwert eines Wechselstroms stellt die gleiche Menge an Leistung im Gleichstrom dar

Ein Wechselstrom benötigt weniger Ladungen, um die gleiche Menge an Gleichstromleistung zu liefern.

Quelle: Electrical4u

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