AC 回路の正弦波形を解析する方法

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時間とともに変化する波形を交流波形といいます。単相回路と三相回路では波形が異なります。同様に、整流回路は正の半サイクルのみで波形を生成し、完全な整流器は負のサイクルを正のサイクルに反転するなど、他の多くの波形を生成できます。

正弦波形 AC 回路

正弦波形は時間とともに変化しますが、全体的なパターンは同じです。コイルが磁石内で往復回転すると交流が生成されることは、電気工学ではよく知られた概念です。


上の図は、AC 波形が変化し続けることを示していますが、パターンは信号全体で同じです。







AC 波形には次のような基本的な特性があります。



振幅

ゼロラインからの信号によって達成される最大値は振幅として知られています。 V 最大 とV 適切な正弦波信号では両方とも同じです。信号が異なれば、その値も異なります。ピークツーピーク値の式は次のようになります。







以下の図は振幅を明確に示しています。



以下の図は、ピーク値とピークツーピーク値を示しています。

頻度

1 秒間に媒体を通過する波形の完全なサイクル数を周波数と呼びます。周波数を表す式は次のようになります。

周波数の単位はヘルツ (H) です。下の図は、AC 信号の周波数 3hz、つまり 1 秒間に 3 サイクルが経過することを示しています。

期間

周波数の逆は時間周期、つまり波形が繰り返される時間が時間周期です。期間を表す式は次のようになります。

上図は交流波形の周期を示しています。 AC 波形には他にも次のような特徴があります。

AC波形の平均値

AC波形は、電圧または電流のすべての瞬時値の平均をとることによって得られます。平均の計算式は次のようになります。

実効値

RMS 特性は AC 波形のみに関係します。 RMS を計算する式は次のようになります。

フォームファクタ

フォームファクターの場合、RMS 値を平均値で割ると、このフォームファクターの式は次のようになります。

交流波形の例

以下の図で振幅、周波数、周期の値を見つけます。

図の信号の振幅は次のように与えられます。

図の信号の期間は次のように与えられます。

図中の信号の周波数は次のように与えられます。

結論

正弦波形は時間とともに継続的に変化しますが、信号全体で繰り返します。正弦波波形には、周期、周波数、振幅などのいくつかの特性があります。