Huippuarvo Keskiarvo ja RMS-arvo

Huippuarvon määritelmä

Vaihtovirtasuureen liittyvä huippuarvo tarkoittaa suurinta arvoa, jota se saavuttaa yhden syklin aikana. Tätä parametria kutsutaan myös maksimiarvoksi, amplitudiksi tai huipparvoksi, ja sinihaaraisen suureen tapauksessa se esiintyy 90 asteen kulmassa, kuten alla oleva kuva osoittaa. Vaihtovirran ja -jännitteen huippuarvot merkitään E_m ja I_m.

Vaihtosuureiden keskiarvo
Vaihtojännitteen tai -virran keskiarvo määritellään kaikkien hetkellisten arvojen keskiarvona yhden täyden syklin aikana. Symmetrisiin aaltoilmauksiin, kuten sinihaaraisiin signaaleihin, positiivinen puolisykli peilautuu negatiiviseen puolisykliin. Näin ollen täysin syklin aikana laskettu keskiarvo on nolla algebrallisen peräkkäisyyden vuoksi.

Koska molemmat puolisyklit tekevät työtä, keskiarvo lasketaan ilman merkityksen huomioimista. Siksi vain positiivinen puolisykli käytetään sinihaaraisten aaltojen keskiarvon määrittämiseen. Tämä käsitteistö havainnollistetaan parhaiten esimerkin avulla:

Jaa positiivinen puolisykli (n) yhtä suureen osaan kuten yllä olevassa kuvassa näytetään

Olkoot i₁, i₂, i₃…….. i_n keskiarvot

Virran I_av keskiarvo = keskiarvo keskiarvoista

RMS-arvon määritelmä ja periaate
Vaihtovirran RMS (Root Mean Square) -arvo määritellään tasavirtana, joka, kun sitä ohjataan vastuksen läpi tietylle ajalle, tuottaa saman määrän lämpöä kuin vaihtovirta samaan vastukseen samalla aikavälillä.

Toisin sanoen RMS-arvo on virran kaikkien hetkellisten arvojen neliöiden keskiarvon neliöjuuri.

Periaatteen selitys

Oletetaan, että vaihtovirta I virtaa vastuksen R läpi ajan t, tuottaen saman määrän lämpöä kuin suora virta I_eff. Kuten alla oleva kuva osoittaa, virran sykli jaetaan n yhtä suureen väliin, jotka kestävät t/n sekuntia kussakin:

Olkoot i₁, i₂, i₃,………..in keskiarvot

Tällöin tuotettu lämpö

RMS-arvon määritelmä ja merkitys

Matemaattisesti RMS (Root Mean Square) -arvo ilmaistaan I_eff = neliöjuuri hetkellisten arvojen neliöiden keskiarvosta. Tämä arvo kvantifioi vaihtovirtalähteen energiansiirtokyvyn, erottamalla sen tosiasiallisesta vaikutuksesta vaihtovirta- tai -jännitteelle.

Ammetrit ja voltmemit mitaavat luonnostaan RMS-arvoja. Esimerkiksi tavallinen kotitalouksissa käytetty yksivaiheinen vaihtovirtalähde, jonka voima-aste on 230 V, 50 Hz, määrittelee RMS-jännitteen, sillä tämä arvo määrää energian, joka siirretään sähköisiin kuormille. Jännite- ja virta pysyvät vakiona DC-piireissä, mikä yksinkertaistaa magnitudin arviointia, kun taas AC-järjestelmät vaativat erikoismetreitä niiden aikavarianttiin luonteeseen. Vaihtosuureet luokitellaan kolmeen keskeiseen parametriin: huippuarvoon (suurin hetkellinen magnitudi), keskiarvoon (positiivisen puolisyklin arvojen keskiarvo) ja RMS-arvoon (tehoonsiirtokapasiteetin tehokas DC-vastine). Nämä mittarit mahdollistavat tarkan analyysin AC-järjestelmien käyttäytymisestä ja tehosta.