مقادیر موثر ولتاژ و جریان؟!

شنیدی  میگن ولتاژ موثر شبکه ای، یا ولتاژ موثر وسیله ای چقدر است؟

در این مقاله قرار است،بدانیم این اصطلاح ولتاژ موثر چیست؟ و چه کاربردی دارد؟

ولتاژ و جریان در دل توان!

آیا این ولتاژ به موارد DC  هم اطلاق میگردد یا فقط برای  موارد AC  هستند؟آیا ولتاژ موثر داریم یا جریان موثر و  یا هردو ؟  RMS  مخفف چیست و دیگر موارد که در ادامه مطلب در موردش صحبت خواهیم کرد.

( RMS ( root mean square current/voltage of the alternating current/voltage

ترجمه خط بالا اینکه ریشه میانگین جریان /ولتاژ مربع  برای جریان/ ولتاژ متناوب !  یعنی اگر جریان ها و ولتاژ های AC  متناوب را داشته باشیم، و ماکزیمم آن را تقسیم بر رادیکال 2 کنیم مقدار موثر  آن را محاسبه کرده ایم.

پس تا به اینجا متوجه شدیم مقدار موثر به موارد AC  اطلاق میگردد.یعنی ولتاژ و جریان AC.

همچنین میتوان برای جریان و هم ولتاژ اصطلاح موثر را نام برد، چون نمودار جریان و ولتاژ هر دو میزان معینی دارند و تشکیل دهنده توان هستند.

برای دریافت این موضع عکس زیر را مشاهده کنید.

مصرف کننده ای با مقاوت R  مانند شکل بالا یک توانی مصرف میکند.این توان متشکل از مقداری معینی ولتاژ  و مقدار معینی جریان است.

بسته به نوع مصرف که می تواند اهمی،سلفی و یا خازنی باشد دو نمودار  ولتاژ و جریان (آبی و قرمز)بر هم منطبق و یا با زاویه ای قرار میگرند.که توضییح این موضوع در بحث این مقاله نیست.

پس هر مصرف کننده ای که توان متناوب مصرف میکند در دل این توان هم جریان و هم ولتاژ وجود دارد، طبق این فرمول P=V*I.

وقتی شما یک لامپ 100 وات را به برق تکفاز شهری 230 ولتی متصل میکنید،برای پیدا کردن جریان طبق قانون توان  I=P/V محاسبه میکنیم.

یعنی 100 تقسیم بر 230 و جریان مصرف میشود حدود 0.5 آمپر.

مطالب بالا به خاطره این گفته شد تا شما مفهوم ولتاژ جریان و ولتاژ موثر را بدانید.این به این معناست که ما نمی توانیم ولتاژ و جریان موثر را از هم تفکیک کنیم.

و باز این به این معناست که ما در مفاهیم DC  ولتاژ و جریان موثر نداریم.

مقدار موثر  معادل DC !

اما بسیار گفته شده  و نوشته شده و ما خوانده ایم که میزان موثر یک ولتاژ و یا جریان در واقع معادل میزان DC آن مصرف است و ما قرار است این مطلب را یک بار برای همیشه شفاف کنیم.

این وسط یک مطلب هم داریم که میگه ولتاژ و جریان DC خطرناک تر است یا AC  که میتونی بخونی. کلیک کنید

خوب موضوع اول اینکه، باید بدانیم مقادیر ولتاژی و جریانی که ما در منازل و شرکت ها و …. استفاده میکنیم دارای یک مولفه لحظه ای هستند.! یعنی درسته که ما میگوییم ولتاژ تکفاز 230 ولته اما! این مقدار موثره ولی در اصل این ولتاژ یک نمودار سینوسی داره که ماکزیممش 325+ ولته و مینیممش 325 –   است.

فعلا روی  ولتاژ بحث میکنیم تا موضوع راحتر دریافت شود به تناسب همین کار برای جریان رخ می دهد.

شکل زیر ولتاژ تکفاز 230 ولت منزل شماست.

میبینید خبری از 230 ولت نیست حد بالا نمودار 325+ ولت و حد پایین یا مینیمم آن 325 _  است، و ما از دل این 230 ولت را استخراج میکنیم که در واقع با تقسیم بر رادیکل 2 می شود 230 ولت موثر.

325 تقسیم بر رادیکال 2 = 230 ولت نامی.

مثال دیگری در شکل زیر.

چرا این کار را میکنیم؟ برای اینکه قرار نیست ما مقدار لحظه ای  ولتاژ را اعلام کنیم. مثلا از شما میپرسن الان ولتاژ چنده سپس مولتی متر را متصل میکنید میگید الان یا الان! یعنی چی الان یا الان!؟ خوب این ولتاژ داره هر لحظه از  مثبت 325 تا منفی 325 تغییر میکنه ثابت نیست ک  بگیم الان چقدره؟!

در هر ثانیه ما در برق ایران 50 سیکل داریم،چون فرکانس 50 هرتز است، پس در لحظه 50 بار ولتاژ تا 325  زیاد میشود و کم میشود و منفی میشود!!!!

به همین دلیل مقدار موثری یا RMS را انتخاب میکنم.برای بازگو کردن یا انداز گیری یا تعیین ولتاژ کارکرد مصرف کننده ها.

تصویر بالا گویا مفهوم است، حالا به این میرسیم که چرا میگن ولتاژ موثر معادل مقدار آن در حالت DC است؟!

ما برای مستقیم کردن یا DC  کردن ولتاژ و جریان نوک بالا نمودار را در نظر میگیرم و قسمت منفی را نیز به مثبت تبدیل میکنیم.

مثلا در شکل فوق اگر قرار باشد ما ولتاژ  325 ولت لحظه ای یا 230 ولت موثر را به دی سی تبدیل کنیم می شود نمودار زیر.

حالا مشخص شد 230 ولت موثر معادل 325 ولت DC می باشد.وقتی میخواهیم مقدار موثر یک ولتاژ به DC تبدیل کنیم مقدار به دست آمده بیشتر می شود و این طبیعی هست! و برعکس وقتی میخواهیم مقدار DC را به AC موثر (نه لحظه ای ) تبدیل کنیم مقدار کم می شود.

تمام مولتی متر ها و آمپر مترها و ولت متر ها در صنعت به صورت مقادیر موثر یا RMS  اندازه گیری می کنند .

TRMS

این وسط تجهییزاتی هستند که به اسم TRUE RMS  هستند. و فرق شون اینکه در  TRUE RMS  اندازه گیری مقدار جریان و ولتاژ بسیار دقیق تر و کم خطاست.

در دستگاه های TRUE RMS  قابلیت اندازگیری سیگنال های نویزی نیز وجود دارد و شکل زیر گویا این مطلب می باشد.

خالی از لطف نیست که در مورد نحوه ی محاسبه مقدار موثر در مولتی متر های TRUE RMS  هم کمی صحبت کنیم.

RMS مخفف Root Mean Square و TRMS (True RMS) برای True Root Mean Square است. ابزارهای TRMS هنگام اندازه گیری جریان  یا ولتاژ AC بسیار دقیق تر از RMS هستند.

در تصویر زیر مشاهده می شود که سیگنال با RMS  و TRMS  اندازه گیری شده است.

نحوه ی محاسبه ولتاژ RMS

نحوه ی محاسبه ولتاژ TRMS

جمع بندی

اندازه‌گیری‌های RMS قابل اعتماد نیست! چونکه امروزه هر شبکه ای  دارای منابع متعدد نویز است که باعث می‌شود شکل موج AC هرگز کامل نباشد.یعنی دارای هارمونیک است.

اندازه‌گیری True RMS (میانگین مربع ریشه واقعی) از فرمول‌های ریاضی پیچیده‌تری استفاده می‌کند،که امکان نزدیک‌تر شدن مقدار به واقعیت را نسبت به RMS فراهم می‌کند. مانند فرمول بالا یعنی در TRMS  عمل محاسبه چندین بار اندازه گیری و جمع و رادیکال گرفته می شود، طبیعی هست هم مدت زمان اندازگیری و هم دقت انداز گیری بیشتر است.