Способ измерения постоянной составляющей переменного тока и устройство для его осуществления

Определение постоянного тока

В идеале постоянный ток не меняет свою величину и направление со временем. На самом деле постоянный ток не является постоянной величиной в выпрямительных устройствах, так как содержит переменную составляющую (пульсации).

Форма компонентов постоянного тока

В гальванических элементах постоянный ток также непостоянен, его значение уменьшается с течением времени под нагрузкой, поэтому постоянный ток является условным определением, и при его использовании изменениями постоянного значения пренебрегают.

Среднеквадратическое значение (действующее) переменного тока

Постоянный ток имеет постоянное значение, и это значение можно использовать во всех расчетах. Значение переменного тока изменяется со временем. Чтобы преодолеть эту трудность, в качестве его действующего значения было взято «постоянное» значение переменного тока. Среднеквадратичное значение переменного тока — это эквивалентное значение постоянного тока, которое производит ту же мощность, что и исходное значение переменного тока. Если среднеквадратичное значение переменного тока известно, его можно использовать для расчета мощности так же, как если бы это было постоянное напряжение или ток.

постоянный ток = постоянный ток x постоянное напряжение;

переменный ток, ток = Среднеквадратический ток х

х среднеквадратичное значение напряжения.

Переменный ток и напряжение всегда приводятся в среднеквадратичных значениях, если не указано иное.

Чему равно сопротивление электронагревателя мощностью 1кВт?

Домашние обогреватели работают от сетевого напряжения, среднеквадратичное значение которого составляет 220 В.

Мощность, потребляемая нагревателем, равна 1 кВт = 1000 Вт. Из формулы

Р=У2/Р=240
2/1000 =
57,6 Ом.

Постоянная составляющая — анодный ток

Постоянная составляющая анодного тока /00 определяется прибором. один

Постоянная составляющая анодного тока монотонно возрастает с увеличением угла отсечки. Максимальные значения коэффициентов разложения уменьшаются примерно обратно пропорционально номеру гармоники. 3

Читайте также: Автоматический выключатель для защиты двигателя — как правильно выбрать?

Постоянная составляющая анодного тока вызывает стабильное напряжение в магнитострикционном стержне. При небольшом изменении анодного тока изменяется степень намагниченности конца стержня, находящегося в анодной катушке. Это заставляет его постепенно удлиняться или укорачиваться в виде волны сжатия, которая передается на другой конец стержня. четыре

Постоянная составляющая анодного тока циркулирует во вторичной обмотке анодного трансформатора, проходит через последовательно соединенные омические сопротивления вторичной обмотки трансформатора, лампы и обмотку А двигателя и в формировании момента не участвует, так как двигатель индукционный. [5]

Постоянная составляющая анодного тока создает на нем падение напряжения t/ce/aOJRK, которое через резистор Кс подается в сеть управления триода. Сопротивление автоматического смещения Kt/cc//ao — Сопротивление Cs, служащее для утечки тока в сеть управления, выбирают таким, чтобы оно было значительно больше реактивного сопротивления разделительного конденсатора Cp, не пропускающего постоянный ток в сеть управления сеть управления со стороны входа. [7]

Постоянная составляющая анодного тока, проходя через это сопротивление, создает на нем падение напряжения, минус которого подключен к сетке, а плюс к катоду. [9]

Постоянная составляющая анодного тока проходит через низкочастотный дроссель (рис. 1516) и не поступает в динамик, подключенный через конденсатор достаточной емкости Ср, который свободно пропускает в динамик переменную составляющую анодного тока. При дроссельном выходе динамик или телефон не находятся под высоким анодным напряжением, и их работе не мешает постоянная составляющая анодного тока. Однако выход дросселя также не пригоден для подключения низкоомных динамиков или для проводки, так как сопротивление нагрузки подключается через конденсатор Ср параллельно дросселю, и если это сопротивление мало, усиления не будет. Из-за этого газоотвод используется редко. [10]

Постоянная составляющая анодного тока проходит через первичную обмотку выходного трансформатора и не поступает в динамик. Динамик также не находится под высоким анодным напряжением из-за изоляции между обмотками. Сопротивление динамика может быть любым, так как трансформатор преобразует значение сопротивления нагрузки. Используя выходной трансформатор с подходящим коэффициентом трансформации, всегда можно при наличии низкоомного динамика создать необходимое сопротивление нагрузки для лампы. Эта характеристика является основным преимуществом трансформаторного выхода. [одиннадцать]

Постоянная составляющая анодного тока проходит через дроссель Д, который оказывает ему пренебрежимо малое сопротивление. Но для высокочастотного тока индуктор имеет значительное индуктивное сопротивление и перекрывает путь к анодному стержню. Без дросселя в этой цепи не могут возникать колебания, так как переменная составляющая анодного тока лампы не будет поступать в цепь, а замыкается через анодный источник, имеющий очень малое сопротивление по сравнению с сопротивлением цепи. Наличие дополнительных деталей — развязывающего конденсатора и анодного дросселя — является недостатком схемы параллельного питания. [1. 3]

Постоянная составляющая анодного тока проходит через дроссель (рис. 9.306) и не поступает в динамик, подключенный через конденсатор достаточной емкости Сп, который направляет в динамик переменную составляющую анодного тока. С дроссельным выходом динамик или телефон не находятся под высоким анодным напряжением и их работа не нарушается постоянным током. Однако выход дросселя непригоден для низкоомных громкоговорителей, так как сопротивление нагрузки подключено через конденсатор Сп параллельно дросселю, и если это сопротивление мало, усиления не будет. [четырнадцать]

Постоянная составляющая анодного тока/ао протекает через источник питания анода, катушку индуктивности и индуктивность контура, а переменная составляющая – через блокировочный конденсатор и контур. В результате исключается влияние анодного источника питания и дросселя на колебательные процессы в усилителе и уменьшаются потери колебательной мощности. [пятнадцать]

Analog Devices AD822

Достаточно распространена ситуация, когда в полезном сигнале присутствует постоянная составляющая. Эта составляющая может быть представлена ​​определенным смещением или иметь нестационарный, плавающий характер. Как правило, он является паразитным и мешает обработке полезного переменного сигнала. Таким образом, возникает необходимость его устранения, и обычно для этого используется развязывающий конденсатор. Это, безусловно, самое распространенное решение, и сразу вспоминается шутка о том, что маститые инженеры вводили в ступор новичков, задавая им простой вопрос: как можно быстро доказать, что конденсатор проводит переменный ток и не пропускает постоянный. И все их длинные и длинные объяснения показывают свои (рис. 1).

один) б)
Рисунок 1.	Конденсатор постоянного напряжения и переменные токи. Постоянный ток «отдохнул» не может попасть в конденсатор и дальше (а), а переменная его «обходит» (б).

Если бы все было так просто… Но вернемся к сути проблемы. Первое, что приходит на ум, это развязывающий конденсатор. И это верно, но не всегда. Если по каким-то причинам входное сопротивление каскада невелико, а рабочий диапазон частот составляет единицы или десятые доли герца, потребуются разделительные конденсаторы большой емкости. Как правило, используются электролитические конденсаторы. Но здесь совсем другие проблемы. Это габариты и связанные с ними проблемы ударо- и виброустойчивости, токов утечки, шума, восприимчивости к внешним электромагнитным помехам и необходимости поляризующего напряжения.

И не просто, как некоторые думают, всякое поляризующее напряжение — лишь бы оно было, как мы часто видим, и не только в радиолюбительской практике. Но вы должны соблюдать указанное в спецификации соотношение между переменной и постоянной составляющей в рабочем диапазоне частот, если подходите к процессу проектирования правильно, а не по принципу «работает». Есть еще такая неприятность, о которой вспоминают, когда устройство уже смонтировано на плате, как зарядка разделительного конденсатора и соответствующий переходный процесс. Но часто это очень ощутимый удар по всей схеме.

Если все вышеперечисленное критично, то на первый план выходит компенсация постоянной составляющей внешним смещением или установка строго необходимой при наличии определенной постоянной составляющей в структуре сигнала. Аппроксимация хороша, но только если точно знать, какой она (постоянная составляющая) будет и будет ли она постоянной. Причем не только во времени, но и в зависимости от внешних условий, хотя бы по температуре. При отсутствии точной компенсации, в случае, например, измерения среднеквадратичного значения сигнала, будет допущена ошибка.

Другой момент заключается в том, что если аналоговая часть, например, масштабирующий усилитель, подключена ко входу АЦП микроконтроллера, то для достижения максимального динамического диапазона необходимо поднять аналоговый сигнал на величину напряжения, равную половину напряжения питания микроконтроллера или половину максимального номинального напряжения, допустимого для входа в его АЦП.

Автору статьи когда-то пришлось искать решение для, скажем так, «изделий специального назначения». Он имел блок обработки сигналов с большим динамическим диапазоном, поступающих от конкретного датчика через систему сложных фильтров, переключавшихся в зависимости от ситуации. При этом спектр этого сигнала достаточно широк, и низкочастотная составляющая может лежать в области инфранизких частот.

Калькулятор следил за среднеквадратичным уровнем сигнала и при его отклонении в пределах ±1% выдавал очень важную команду. Помимо переменной составляющей, входной сигнал также содержал в своей структуре неизвестную величину и постоянное, изменяющееся по уровню смещение. К тому же на печатной плате не было лишнего места, и даже высота была ограничена. Ну, а поскольку это был «специальный продукт», то и требования к нему по ударо- и виброустойчивости были особые. Как видите, ни о каких разделительных конденсаторах или подаче компенсирующего смещения речь даже не шла. Схемное решение, решившее проблему такой необычной компенсации постоянной составляющей исходного сигнала (без разделительного конденсатора) и установки фиксированного и четко определенного смещения, показано на рис. 2. Впервые оно было опубликовано в общем виде в [1].

Читайте также: Болгарский ремонт: выявление причин неисправностей и их устранение; устройство и принцип работы болгарки

Фигура 2.	Принципиальная схема ультразвукового датчика с использованием компенсации постоянная составляющая входного сигнала [1].

Для предлагаемой схемы желательно использовать операционный усилитель (ОУ) типа «rail-to-rail» на входе и выходе, естественно достаточно, чтобы можно было включить режим с однополярным питанием , например, AD822 [2]. Это увеличивает динамический диапазон компенсации постоянного тока входного напряжения. Заданное значение смещения выхода, не зависящее от величины постоянной составляющей структуры сигнала, устанавливается с помощью требуемого уровня опорного напряжения VREF. На рис. 2 он образован подстроечным резистором R1, но этот резистор можно заменить опорным напряжением или резистивным делителем.

(Автор с успехом использовал оба варианта). Как было сказано выше, для достижения максимального динамического диапазона выходной уровень опорного напряжения постоянного тока устанавливается равным половине напряжения питания VCC. ОУ IC1B усиливает и инвертирует высокочастотное напряжение входного сигнала с коэффициентом усиления, равным R4/R3, что является обычным для схем усилителей на ОУ в инвертирующем включении.

Инвертирующий вычитающий интегратор операционного усилителя IC1A компенсирует любое несоответствующее смещение внутри контура отрицательной обратной связи. Переменная составляющая сигнала ослабляется подбором соответствующей постоянной времени интегратора R2C1, таким образом оставляя только среднюю составляющую постоянного смещения на выходе операционного усилителя IC1B ниже нижнего предела рабочей частоты входного сигнала. Этот сдвиг выходного сигнала в рабочем диапазоне частот будет равен заданному уровню опорного напряжения. На рис. 2 представлена ​​временная диаграмма действия такой компенсации для случая ступенчатого изменения смещения постоянного тока входного сигнала на 4 В. То есть, если считать коэффициент усиления схемы, показанной на рис. 2, равным

это будет в условиях очень глубокого перерегулирования, не менее 29 дБ! Однако, как видно из рис. 3, переходное время установления предлагаемой схемы составляет менее 100 мс.

Рисунок 3	Процесс компенсации шага смещения входа напряжение 4 В. Время установления менее 100 мс.

Рассмотренное схемное решение имеет еще два полезных приложения. Во-первых, это ФВЧ первого порядка без входных емкостей, где частотная характеристика имеет спад 6 дБ/октава с частотой среза -3 дБ. Во-вторых, эта схема также может служить удобным в использовании дифференциатором (инвертирующим и без входного конденсатора), реагирующим на ступенчатое изменение входного напряжения. Как известно, такие дифференциаторы потенциально нестабильны и поэтому непрактичны в использовании.

Нижняя частота среза схемы, показанной на рисунке 2, определяется выражением:

(один)

Формула получена в результате моделирования. Для номиналов элементов, показанных на рисунке 2, частота среза в области низких частот составляет 47 Гц.

А где обещанные инфранизкие частоты, спросит читатель? Заменим элементы интегратора на R2 = 2 МОм и C1 = 2,2 мкФ и установим коэффициент усиления, например, равным 12, то есть k = R4/R3 = 12. Это будет соответствовать задаче, поставленной автором статья решена в его статье, упомянутой в начале статьи, проекта.

 

АЧХ этого варианта каскада показана на рисунке 4.

Рисунок 4	Частотная характеристика в регионе инфранизкие частоты.

Как видите, все сделано без ненужного разделительного электролитического конденсатора. В противном случае пришлось бы использовать электролитический конденсатор емкостью не менее 470 мкФ и, конечно же, схему смещения выходного напряжения. Приведенное выше схемное решение использовалось автором в ряде проектов и никогда не вызывало нареканий.

1. Владимир Рентюк «Используйте интегратор вместо подключения конденсаторов», EDN, 16.02.2012
2. Маломощный операционный усилитель AD822 с однополярным питанием и входом на полевых транзисторах, Analog Devices Inc., ред. 1, 2010 г

Примечания

1. ДГ Максимов.
   Курс электротехники. — Издание третье, исправленное. — Москва: Воениздат МО СССР, 1958. — С. 298. — 786 с.
2. Теоретическое и практическое значение синусоидальной гармоники
   ток обусловлен тем, что он имеет минимальную спектральную ширину. Любой периодический несинусоидальный ток можно представить как комбинацию гармонических составляющих с соответствующими амплитудами, частотами и фазами. См приложение гармонических колебаний #, ряд Фурье.

Постоянная составляющая тока (DС)

DC — это постоянный ток, переведенный как постоянный ток. Графически в виде тока можно увидеть изменения во времени или пульсации. Такие пульсации возникают в виде постоянного тока в выпрямителях с фильтрами, где используются малые емкости. В выпрямителях без использования конденсаторов пульсации могут быть большими.

Пульсирующий ток на выходе выпрямителя без емкости иногда называют импульсным током. График конечного тока показывает постоянный ток (прямая линия) и переменный ток (пульсация). Постоянная составляющая тока определяется как среднее значение тока за определенный период времени.

AVG – среднее значение постоянного тока. Переменную составляющую переменного тока можно рассматривать как изменение постоянного тока относительно среднего значения. Пульсации формы волны постоянного тока определяются по формуле.

Где Iac – среднее значение составляющей переменного тока, Idc – составляющая постоянного тока тока.

Все сказанное относится и к постоянному напряжению.

Параметры постоянного тока и напряжения

Сила электрического тока выражается в количестве зарядов, которые перемещаются за промежуток времени через поперечное сечение проводника. Одним из важных параметров постоянного тока является величина силы тока, которая измеряется в амперах. Сила тока в 1 ампер соответствует перемещению заряда в один кулон за 1 секунду.

Напряжение постоянного тока измеряется в вольтах. Напряжение постоянного тока — это разность потенциалов между двумя точками одной и той же электрической цепи. Также важным параметром для постоянного напряжения является площадь пульсаций и коэффициент пульсаций. Размах пульсаций — это разница между максимальной пульсацией и минимальной.

А коэффициент пульсаций выражается через действующее значение переменной составляющей (AC) тока к постоянному значению составляющей (DC). Также важным параметром для постоянного тока является мощность Р. Мощность постоянного тока можно охарактеризовать его работой в определенный промежуток времени. Мощность измеряется в ваттах и ​​определяется по формуле:

Р = I/U.

Согласно этой формуле, один и тот же эффект может быть достигнут при различных токах и напряжениях.

AudioKiller’s site

Мужчина идет по улице, громко хлопая в ладоши. Его спрашивают: — Почему ты хлопаешь в ладоши? — Крокодилы распространяются! Так что крокодилов нет! — Это потому, что я их разбросал!

Старая шутка

Анекдот, приведенный в эпиграфе, очень хорошо отражает ситуацию с постоянной сетью. Все борются с этим. Интернет-форумы пестрят рассказами о том, как аппаратура стала лучше звучать после установки фильтра, устраняющего постоянное напряжение в сети. Идиллию рушат всего три маленьких момента:

1. Опасность постоянного в сети для трансформаторов объявлена ​​спекулятивной. Насколько все это ухудшает работу в реальности — я таких исследований не видел.
2. Половина схем, предложенных для исключения постоянного напряжения из сети, на самом деле таковыми не являются, а некоторые наиболее неудачные схемы еще и добавляют шум.
3. Никто из тех, кто убрал постоянное напряжение в сети и сразу так хорошо услышал улучшение звука, вообще не измерял это самое постоянное напряжение в сети! И совершенно не осознавая — то ли оно было, то ли его вообще не было! Тем не менее константу убрали и звук улучшился.

В целом распространение крокодилов осуществляется и весьма успешно.

Есть много людей, которые убеждены, что устройства, подключенные к сети, должны быть защищены от постоянного напряжения. И из ряда других вещей в нем помимо напряжения 220 вольт 50 герц. Они поддерживаются поставщиками дорогих (минимум 1000 долларов США) устройств, называемых кондиционированием сети.

Также немало тех, кто считает, что все это чушь — все устройства, включенные в сеть, прекрасно работают даже без сетевого кондиционера. Даже высоковольтные помехи не очень страшны — в крайнем случае поставил варистор и все. Кроме того, существуют определенные ГОСТы и нормы на качество электроэнергии, и во всех наших договорах с нашими поставщиками гарантируется соответствие качества энергии стандарту.

Обе эти группы спорят на интернет-форумах вплоть до ругани. Кто прав?

С одной стороны, сеть — очень стабильная вещь. На пути от электростанции к потребителю ток проходит через ряд мощных трансформаторов, отсекающих как постоянный ток, так и все, что сильно отличается от частоты 50 Гц. С другой стороны, трансформаторы не идеальны (и переходные процессы в трансформаторах носят несколько общий характер!), и от трансформатора до квартиры конечного пользователя идет длинный провод, который имеет как сопротивление, так и индуктивность (и улавливает ВЧ-помехи на входе) в то же время). А совсем рядом, у соседей за стеной, может сработать какой-нибудь «злой» прибор.

Несимметричная для обоих полупериодов нагрузка сети дает постоянную составляющую, а трансформатор, способный ее подавить, находится слишком далеко. Вымысел? И вы смотрите на реальную сеть. Ее пиковый фактор, измеренный мной в нескольких районах моего города, где-то 1,35 вместо 1,41. Это происходит из-за «срезания» пика синусоиды рядом источников питания. Синусоида в сети выглядит «более плоской», чем должна быть. А где соответствие ГОСТам? Кстати, переходные процессы при переключении мощной нагрузки могут быть очень неприятными. Теоретически устройства, подключенные к сети, не должны мешать работе сети… Вы верите в идею?

Но самое главное, что все заявления как сторонников, так и противников постоянного онлайна спекулятивны! Постоянное напряжение в сети ни тот, ни другой никогда не измеряли!!! Поэтому все эти заявления абсолютно ничего не стоят, потому что на самом деле может быть и так, и так, и вообще по третьему!

Я сам всегда придерживался умеренных взглядов и считал, что если в сети есть что-то подобное, то это не очень страшно. Высокочастотные помехи могут проникать через емкости, поэтому с ними необходимо обращаться. А низкие частоты…

Но мнение одно, реальность другое. Вот я и решил взять и убедиться, кто прав и что на самом деле происходит в сети. Специальных исследований на эту тему я не нашел, к тому же меня очень интересует состояние сети не где-нибудь, а у меня. Поэтому я решил исследовать все самостоятельно, тем более, что у меня есть такая возможность.

Пару раз уже проследил постоянку в сети. Собрал схему измерительных цепей, подключил стрелочный вольтметр и проследил визуально. И ничего плохого не увидел. Но этот метод не очень эффективен: по идее сеть идеальна, и если в ней что-то происходит, то это скорее исключение, чем правило. Если вы будете следить за стрелкой в ​​течение дня, вы можете что-то заметить (если проблемы возникнут именно в этот день). Но он не выходит весь день смотреть на стрелу. Кроме того, большая постоянная времени этой системы измерения (около минуты) полезна для измерения «постоянной» константы, но при измерении постоянной, возникающей время от времени, возникает заметная погрешность.

Не так давно я сменил парк измерительного оборудования, и появилась возможность автоматически фиксировать измеренное значение в течение длительного времени с коротким периодом — от долей секунды. Общее количество измерений в этом случае может составлять десятки тысяч. Под эти новые измерительные приборы была разработана и изготовлена ​​новая измерительная система, более практичная для измерений. И с этими новыми возможностями измерения я подключился к сети.

Очень важно: Не пытайтесь самостоятельно измерить постоянное напряжение в сети — обычным вольтметром его не измерить! Ведь нужно измерять постоянное напряжение в десятки милливольт на фоне переменного напряжения в 220 вольт. В лучшем случае вольтметр сгорит. Для таких измерений требуется специальная измерительная схема!

Первая же серия измерений, сделанная в течение 10 минут с интервалом между измерениями 0,5 секунды, показала, что все не так просто.

Постоянная времени измерительной цепи порядка одной секунды, поэтому частоты ниже прибл. 1/5 Герц проходит без затухания. Видите ли, что получается: не столько постоянное напряжение, сколько какие-то инфранизкочастотные колебания, и даже некое подобие импульса, но и вполне себе низкочастотная помеха (вполне возможно, что эта помеха была и высокочастотной , но мы глушим высокочастотные помехи сетевыми фильтрами). В этом сигнале, может быть, и можно выделить константу, но она все же весьма условна — амплитуда и так очень мала.

Измеряем дальше.

Как сказал персонаж великолепного мультфильма, «С этой стороны лучше не становится». Если все это усреднить, то постоянная составляющая будет около 4 мВ. Что-то похожее — легкое напряжение — я наблюдал при своих старых измерениях. Таким образом, я не нашел никакого преступления. Если не сглаживать с большой постоянной времени, то видно, что постоянная составляющая вообще не проблема. Но такие сверхъестественные колебания — это нечто. Однако неясно, насколько это вредно и для кого.

Продолжаем, но время наблюдения увеличиваем (так как по ходу тренируюсь и осваиваю технику).

 

Опачки! Очень похоже на предыдущий график — константы нет (посмотрите на измерения на временном интервале 2…4 минуты — вообще ноль!). Но все время какие-то странные порывы. Откуда они берутся непонятно.

С ростом опыта и совершенствованием системы измерения я стал измерять непрерывно в течение часа. Следующее измерение было таким.

И снова повторяется принцип — преобладают «высокочастотные» помехи. На него наложена некоторая пилообразная форма (см.: два периода, когда график поднимается примерно с -10 мВ до примерно +10 мВ). Усредненное за время наблюдения, т е при «совершенно постоянном» напряжении 1,5 мВ, напряжение обычно изменяется от -20 до +20 мВ. Период этих «быстрых» изменений порядка минуты. Можно ли это считать постоянным? Пока не будем задавать вопросов, а будем дальше наблюдать.

Еще час наблюдений дал такую ​​картину.

Здесь уже можно говорить о постоянной составляющей сетевого напряжения. Но вся эта постоянная составляющая совершенно теряется на фоне, опять же непонятно что за странные помехи с амплитудой почти 80 милливольт и с периодом столько же около минуты. Пока что большая часть замеров производилась в рабочие дни в вечернее время (где-то между 17.00 и 20.00). Так что вряд ли это промышленные помехи: несмотря на то, что вокруг моего дома работает несколько заводов (включая радиозаводы), они в это время уже не должны работать, а мой дом питается от «совсем отдельной» трансформаторной будки в саду.

Следующее наблюдение очень интересно.

Как дела? Он вовсе не стационарный, но пару раз за время наблюдения в течение пары минут происходило что-то совершенно немыслимое. 200… 250 милливольт, и это немало. Правда, в моей сети на тот момент не было ничего, что могло бы «посадить» эти вспышки. Если такие перенапряжения не «сбрасываются», а реально подаются на первичную обмотку трансформатора, то это, скорее всего, нехорошо. И вполне возможно, что в этом случае нарушается нормальная работа трансформатора. Продолжаем смотреть.

Теперь делаем «большую пробежку» на 4 часа с интервалом между измерениями 2 секунды. И это то, что мы видим.

Опять та же картина, 2 часа ничего не происходит, криминала нет, напряжение в сети постоянное, какой-то шум висит в районе 5…10 мВ 2,5 часа. И тут что-то где-то щелкнуло. И почти час перл был мощным, относительно высокочастотным (насколько это может быть с частотами в доли герца) помехами. А через час опять отключился. Ни с чем не связываю этот случай, нигде не было ни жужжания, ни шума, никаких видимых явлений «возмущения» замечено не было. При этом жил как обычно, пользовался бытовой техникой, компьютером (и другими мерами тоже). Так что это не мое вмешательство.

Подробное исследование этих помех показано на следующем графике. Точки на нем – это моменты измерений, которые производились с интервалом в 2 секунды.

На графике 13 пиков за 5 минут, поэтому частота этих довольно синусоидальных колебаний составляет около 0,04 Гц при амплитуде до 100 мВ. Постоянная составляющая здесь присутствует и составляет около 30 мВ, т.е практически теряется на фоне этих флуктуаций.

Что ж, пора подвести итог.

Итак, первые тестовые замеры показали, что не все так просто в сети. Практически отсутствует ярко выраженное постоянное напряжение. Но бывают страшные всплески и нередки инфранизкочастотные колебания. Что будет дальше?

И тогда я продолжу исследования. Вот предложенные мною направления работы, по каждому из них я отпишу результаты отдельно.

1. Определите измерительный прибор. Собственно, это «хитрый» фильтр, отсекающий сигналы выше прим. 0,5 Гц со страшной мощностью.

2. Изучить все эти странности более подробно — всплески и «инфра-НЧ» колебания. К сожалению, невозможно заранее предсказать, когда эти ошибки появятся в сети (мне не удалось создать что-то подобное с моими обычными бытовыми приборами, поэтому я не знаю, откуда берутся эти помехи в сети). Так что можно провести только пассивный эксперимент: понаблюдать за сетью, выяснить, в какие дни недели и в какое время такие явления наиболее вероятны. А это вопрос недель и месяцев (учитывая, что помимо этих занятий у меня иногда бывают и другие дела, например работа). Затем, после определения периодов наибольшей вероятности «нечистой сети», наблюдайте за сетью более детально и ищите артефакты, подобные приведенным выше.

3. Проверить, как все это дело влияет на работу трансформаторов. И разные. У меня есть хорошая идея, как провести эксперимент с постоянными, но с инфранизкочастотными колебаниями — надо подумать (мысли есть, но надо поэкспериментировать). И, наконец, узнать, как все это страшно.

4. А если вам все же нужно защитить себя от этих помех и постоянного напряжения в сети, то вы разработаете схему защиты, которая, во-первых, работала бы, а во-вторых, защищала бы электронные устройства не от чего-то непонятного, а от этих конкретных проблемы, которые мы наблюдаем в сети.

Переменный ток

Переменный ток все время меняет направление, в отличие от постоянного тока, который течет только в одном направлении. Постоянный ток генерируется батареями и источниками постоянного тока, а переменный ток генерируется генераторами сигналов и общественными энергосистемами.

Синусоидальные колебания

Форма переменного тока или напряжения может принимать различные формы. Наиболее распространена синусоидальная форма переменного напряжения или тока (рис. 2.1). Синусоида имеет два максимальных значения или пика: положительный пик и отрицательный пик. Пиковое значение также называют амплитудой синусоиды. Величина синусоидального напряжения, измеренная размахом (размахом) представляет собой разность потенциалов между положительным пиком и отрицательным пиком. Размах = положительная амплитуда + отрицательная амплитуда = двойная амплитуда.

Рис. 2.1. Синусоидальные колебания переменного тока

Среднеквадратичное значение

Постоянный ток имеет постоянное значение, и это значение можно использовать во всех расчетах. Значение переменного тока изменяется со временем. Чтобы преодолеть эту трудность, в качестве его действующего значения было взято «постоянное» значение переменного тока. Среднеквадратичное значение переменного тока — это эквивалентное значение постоянного тока, которое производит ту же мощность, что и исходное значение переменного тока. Если среднеквадратичное значение переменного тока известно, его можно использовать для расчета мощности так же, как если бы это было постоянное напряжение или ток. Например:

Ток постоянного тока = постоянный ток x постоянное напряжение; переменный ток Ток = среднеквадратичное значение тока x среднеквадратичное значение напряжения.

Переменный ток и напряжение всегда приводятся в среднеквадратичных значениях, если не указано иное. Пример 1 Чему равно сопротивление электронагревателя мощностью 1 кВт? Решение Бытовые обогреватели питаются от сети с напряжением 240 вольт (среднеквадратичное значение). Мощность, потребляемая нагревателем, 1 кВт = 1000 Вт. Из формулы P = V2/R находим

P = V2 / R = 240 * 240 / 1000 = 57, б Ом.

Взаимосвязь между пиком и среднеквадратичным значением

Среднеквадратичное значение сигнала переменного тока зависит от его формы. Таким образом, среднеквадратичное значение синусоидального сигнала составляет 0,707 от его пикового значения (амплитуды). Обратите внимание, что это относится только к синусоидальному сигналу. Например, если амплитуда синусоидального сигнала Vp = 10 В, его среднеквадратичное значение будет равно Vrms. = 0,707 * Vr = 0,707 * 10 = 7,07 В (см рис. 2.2). Из отношений с Vrms. = 0,707 * Vr следует, что

Vr = 1/0,707 * Vrms = 1,414 * Vrms

Рис. 2.2. Среднеквадратичное значение синусоидального сигнала.

Рис. 2.3. Компонент постоянного тока сигнала переменного тока.

Постоянная составляющая в сигнале переменного тока

До сих пор мы рассматривали сигналы переменного тока, не содержащие постоянной составляющей. Рассмотрим два синусоидальных сигнала, показанных на рис. 2.3. Левый сигнал не имеет постоянной составляющей и его положительный пик равен отрицательному. Правый сигнал содержит постоянную составляющую 5 В. Постоянная составляющая сигнала переменного тока также называется средним или средним значением сигнала переменного тока. Определим постоянную составляющую сигнала, которая имеет прямоугольную форму (рис. 2.4).