Коэффициент пульсаций: Пульсация светового потока

Содержание

Пульсация светового потока

На многие вещи, связанные с повседневной деятельностью человека, зачастую влияет качество света—это давно известный факт. Иногда мы даже не задумываемся о последствиях — процессы проходят на подсознательном уровне, почти как во сне. Как снизить нагрузку на мозг в четыре раза и увеличить эффективность труда, а также о других эффектах пульсации светового потока — подробнее в нашей статье.

1
В двух словах

Пульсация светового потока = эффект мерцания.

Снижение пульсаций источника света является важной составляющей в борьбе за качество света. В последнее время одним из заметных трендов на рынке LED-освещения становится гонка за нулевым значением коэффициента пульсации. Так ли это важно на самом деле, давайте разбираться.

2
Подробнее о коэффициенте пульсации

Пульсация светового потока — это одна из основных характеристик источников искусственного освещения, отражающая частоту мерцания и качество света в целом.

Характеризуется данный эффект специальным параметром — коэффициентом пульсации (Kп).

Коэффициент пульсации — это относительная величина и измеряется она в % от разности максимального и минимального значений освещенности в люксах, приведенная к усредненному значению освещенности за период.

В России ограничения по значениям Kп светильников регламентируются СНиП 23-05-95, ГОСТ 17677-82 и СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. В Европе и США подобных норм не существует.

 

Основные ограничения, существующие в России:

1. Пульсации освещенности, частотой до 300 Гц, на рабочих местах не должны превышать 20%.

2. В местах временного пребывания (коридоры, лестницы, переходы и т.п.) уровень пульсации не нормируется.

3. Не нормируются пульсации освещенности, частота которых превышает 300 Гц.

3
Предыстория появления эффекта

Физика работы LED такова, что включение диода возможно только при определенном значении силы тока и его направлении.

Для подключения светодиодных светильников в цепях переменного напряжения (бытовой сети) и управления их яркостью мы вынуждены применять специальные пускорегулирующие устройства — LED-драйверы и диммеры.

Как ни парадоксально, но пульсация света — это следствие технического прогресса в области светотехники.

И здесь все просто — колебания тока на выходе таких устройств порождает колебания светового потока LED, именно поэтому применение пускорегулирующей аппаратуры в системах освещения порождают подобный специфический эффект.

В этом плане обычная лампа накаливания подвержена тем же самым воздействиям со стороны питающей сети. Однако, она более инертна по своим характеристикам, поэтому мерцания частотой в 50 Гц фактически отсутствуют.

Теперь немного о том, как пульсация света может влиять на самочувствие человека и чем она опасна

4
О пороге восприятия частоты пульсаций света и их влияние на человека

В большинстве случаев человеческий глаз не фиксирует пульсацию источника искусственного света, поскольку существует определенный порог восприятия, связанный с особенностями нашего зрения и частотой самих пульсаций.

Многократными исследованиями доказано, что критическая частота восприятия пульсаций — 300 Гц, при достижении этого значения человеческий мозг перестает воспринимать их как таковые.

При частоте до 120 Гц мозг на подсознательном уровне воспринимает пульсацию как некий «месседж» и пытается его обработать. Считается, что таким образом, человек воспринимает до 4 частот мерцаний от различных источников света, что в значительной степени повышает «загруженность» его центрального вычислителя — головного мозга.

Можно выделить два вида влияний пульсации светового потока на человека: краткосрочные и долгосрочные, см. таблицу 1

При длительной напряженной зрительной работе выраженные пульсации освещения действительно вредны, так как мешают движению взгляда.

Взгляд человека перемещается скачкообразно — саккадами. Пульсации на частотах 120 Гц и более хоть сознанием и не воспринимаются, но провалы освещенности в короткий миг перескока мешают взгляду «зацепиться» за новую точку.

Наиболее полным и достоверным обобщением современных данных о влиянии пульсаций освещения на здоровье человека является документ IEEE Recommended Practices for Modulating Current in High-Brightness LEDs for Mitigating Health Risks to Viewers

5
Стробоскопический эффект — положительные и отрицательные стороны

Наиболее опасным последствием пульсации света можно назвать стробоскопический эффект на промышленных объектах, где присутствуют быстро движущиеся открытые механизмы и детали машин. Частота их вращения может совпасть с частотой мерцания света и может показаться, что механизм неподвижен, что зачастую является причиной серьезных травм и повреждений.

Эффект мерцания источника света может быть зафиксирован при фото- и видеосъемке на коротких выдержках — тот эффект, о котором было рассказано в самом начале статьи. Данный неприятный момент может испортить не только фотографию, но и испортить имидж студий и съемочных павильонов.

Световое оборудование для клубов и концертных площадок

Лазерные и диодные стробоскопы — это одни из самых распространенных световых девайсов, которые любят применять в клубах и на дискотеках. Интересный кратковременный световой эффект повышает настроение посетителям и является абсолютно безвредным для человека.

Коэффициент пульсации



Коэффициент пульсации

[Home][Donate!] [Контакты]

Коэффициент пульсации

Коэффициент пульсации — отношение абсолютного уровня пульсации к постоянной составляющей сигнала. Иначе говоря, коэффициент пульсации — мера пульсации в относительных единицах. Несмотря на то что, казалось бы, можно дать довольно чёткое определение данному понятию, на самом деле оно крайне неоднозначное. Причина этого в том, что существуют совершенно разные подходы к определению абсолютного уровня пульсаций.

Оглавление
Коэффициент пульсации

Введение
Определение коэффициента пульсации
Определения понятия в соответствии с нормативной документацией
Альтернативные определения
Источники информации

Введение

Довольно часто, например, при измерении различных физических величин, при анализе качества электропитания устройств и при рассмотрении множества других вопросов, мы сталкиваемся с явлением пульсации — нежелательным периодическим отклонением величины (допустим, выходного напряжения блока питания) относительно среднего значения.

Мерой пульсации является уровень пульсации, который может быть выражен в абсолютных величинах (амплитуда пульсации, размах, действующее значение и т.д.). Но иногда бывает удобно рассматривать уровень пульсации не в абсолютном выражении, а в относительных единицах. Отношение величины, характеризующей уровень пульсаций к постоянной составляющей сигнала, называют коэффициентом пульсации.

Коэффициент пульсации можно использовать, например, как объективную характеристику качества выходного напряжения источника питания, которая позволяет сравнивать между собой разные устройства, без привязки к абсолютным значениям выходных напряжений. Коэффициент пульсации позволяет судить о применимости данного источника для питания той или иной нагрузки, ведь для обеспечения работоспособности потребителя, пульсация не должна превышать заданных для него допустимых пределов.

Другой простой пример, когда бывает полезным рассмотрение коэффициента пульсации — анализ выпрямителей. Так, для идеализированного выпрямителя без сглаживающего фильтра, коэффициент пульсации является параметром схемы, не зависящим ни от входного напряжения, ни от нагрузки и дающего возможность легко сопоставлять между собой разные типы выпрямителей.

Определение коэффициента пульсации

Некоторые сложности с использованием данного параметра возникают в связи с тем, что можно вводить в рассмотрение множество разных коэффициентов пульсации, в зависимости от того, какую величину выберем в качестве абсолютной меры уровня пульсаций. Поэтому важно уточнять, о каком именно коэффициенте идёт речь. Чем некоторые авторы порой пренебрегают и тогда остаётся только догадываться, что имелось в виду.

Можно выделить три основных подхода к определению коэффициента пульсации, которые чаще всего используются в литературе и отражены в нормативной документации (стандартах).

1. Коэффициент пульсации — отношение половины размаха пульсации к среднему значению величины (или, что то же самое, к постоянной составляющей величины). Под размахом пульсации понимается разность между максимальным и минимальным значением величины:
$$
k=\frac {U_{max}-U_{min}} {2 U_0}.
$$


Рис. %img:rpl_def

Для практического измерения коэффициента пульсации удобно воспользоваться осциллографом и определить величины Umin, Umax. Если для оценки постоянной составляющей воспользоваться приближением \(U_0 \approx (U_{min}+U_{max})/2,\) то получаем следующую формулу, удобную для практического определения коэффициента пульсации:
$$
k \approx \frac {U_{max}-U_{min}} {U_{max}+U_{min}}.
$$

Существует аналогичное определение, но в нём используется не половина размаха, а полный размах пульсаций.

2. Коэффициент пульсации — отношение размаха пульсации к среднему значению величины (к постоянной составляющей величины):
$$
k=\frac {U_{max}-U_{min}} {U_0},
$$
или, в более удобной форме для вычисления по результатам измерений запишем как
$$
k \approx 2 \; \frac {U_{max}-U_{min}} {U_{max}+U_{min}}.
$$

Но можно использовать не только амплитудные значения величины пульсаций, а, например, действующее (среднеквадратичное) значение напряжения пульсации. Тогда получим следующее определение.

3. Коэффициент пульсации — отношение среднеквадратичного значения переменной составляющей к абсолютному значению постоянной составляющей изменяющейся величины:
$$
k=\frac {U_{eff}} {U_0}.
$$

Каждое из рассмотренных определений имеет свою область применения. Выбор определяется тем, какой из коэффициентов наилучшим образом отображает реальные характеристики пульсации в данном случае.

Коэффициенты, вычисляемые по амплитуде и размаху пульсации (первое и второе определения) в целом равноценны, лишь отличаются друг от друга в 2 раза. Они характеризуют наибольшее отклонение величины от среднего значения. Хорошо подходят, например, для оценки качества выходного напряжения источников питания. Как правило, питаемое устройство предъявляет вполне определённые требования к пиковым отклонениям питающего напряжения, что позволяет на основании амплитудного коэффициента пульсации сделать вывод о применимости источника по пульсациям.

В некоторых же случаях больший интерес представляет не амплитуда, а действующее значение пульсации, которое определяет мощность пульсации на резистивной нагрузке. И тогда отдают предпочтение третьему определению.

Действующее значение величины, а значит и вычисленный по ней коэффициент пульсации оказывается малочувствителен к единичным кратковременным выбросам величины («иголкам» сигнала), которым соответствует малая переносимая в нагрузку энергия и которые вносят малый вклад в среднюю мощность, рассеиваемую на нагрузке.

Иногда эта особенность коэффициента пульсации по действующему значению оказывается полезной.

Определения понятия в соответствии с нормативной документацией

Поскольку коэффициент пульсаций — очень важный технический параметр, его не обошли вниманием в стандартах.

Посмотрим, например, что по данному вопросу можно найти в стандартах достаточно авторитетной организации IEC (Международной электротехнической комиссии). Осуществляя деятельность по разработке стандартов, IEC также проделала огромную работу с целью унификации терминологии в области электротехники, результатом чего стало создание Международного электротехнического словаря (Electropedia), доступного on-line.

Воспользовавшись поиском по словарю, обнаруживаем, что термины «пульсация», «коэффициент пульсации» используются в разных предметных областях: математика; электромагнитная совместимость; силовая электроника и др. Это ещё одна из причин многозначности термина.

Если, например, обратиться к разделу электромагнитной совместимости, то обнаружим, что там рассматриваются два вида коэффициентов пульсации:

  • peak-ripple factor (коэффициент пульсации по амплитудному значению, пиковый коэффициент пульсации) — отношение пикового значения переменной составляющей к абсолютному значению постоянной составляющей изменяющейся величины (перевод определения из документа IEC-60050-161; под пиковым значением понимается просто размах пульсации)*;
  • r. m.s.-ripple factor (коэффициент пульсации по среднеквадратичному значению, среднеквадратичный коэффициент пульсаций) — отношение среднеквадратичного значения переменной составляющей к абсолютному значению постоянной составляющей изменяющейся величины (перевод определения из документа IEC-60050-161; среднеквадратичное значение — это то, что раньше было принято называть действующим значением).

* Вариант на английском: peak-ripple factor — the ratio of the peak-to-valley value of the ripple content to the absolute value of the direct component of a pulsating quantity.
Значение термина «peak-to-valley value» также может быть найдено в Electropedia:
peak-to-valley value, peak-to-peak value — difference between the global maximum value and the global minimum value in the same specified interval of the argument.
Note 1 to entry: For a periodic quantity, the specified interval has a range equal to the period.
Note 2 to entry: The synonym «peak-to-peak value» should be used only when the global maximum and minimum values are of different signs.

В разделе «Силовая электроника» обнаруживаем термин «DC ripple factor» (коэффициент пульсации постоянного тока), который определяется как отношение половины разницы между максимальным и минимальным значениями пульсирующего тока к среднему значению этого тока (ratio of half the difference between the maximum and minimum value of a pulsating direct current to the mean value of this current), смотрите IEC-60050-551. Это определение похоже на рассмотренное ранее определение для peak-ripple factor (коэффициент пульсации по амплитудному значению), но здесь для расчёта берётся не полный размах пульсации, а половина.

Наверно есть основания для введения двух однотипных определений, но избавиться от путаницы это совсем не помогает.

Найти упоминание о коэффициенте пульсации можно и в ГОСТ. Так, во многих статьях, касающихся темы пульсации, даётся ссылка на «ГОСТ 23875-88 Качество электрической энергии. Термины и определения», в котором приводится сразу несколько вариантов определения:

  • Коэффициент пульсации напряжения (тока) — величина, равная отношению наибольшего значения переменной составляющей* пульсирующего напряжения (тока) к его постоянной составляющей.
    Примечание. Для целей стандартизации допускается относить к номинальному напряжению (току).
    * Не вполне очевидно, что понимается под «наибольшим значением переменной составляющей». Возможно, это амплитуда.
  • Коэффициент пульсации напряжения (тока) по действующему значению — величина, равная отношению действующего значения переменной составляющей пульсирующего напряжения (тока) к его постоянной составляющей.
  • Коэффициент пульсации напряжения (тока) по среднему значению — величина, равная отношению среднего значения переменной составляющей пульсирующего напряжения (тока) к его постоянной составляющей.

Первые два определения имеют свои аналоги в IEC, а последнее — уже что-то новенькое. И опять же, не обошлось без доли таинственности. Так как среднее значение переменной составляющей равно 0, можно предположить, что в определении имелось в виду нечто иное. Скорее всего, это «среднее по модулю значение переменного напряжения (тока)», которое в этом же ГОСТе определяется как «среднее за период значение модулей мгновенных значений переменного напряжения (тока)». Вероятно, в каких-то случаях использовать этот коэффициент имеет смысл.

Рассмотрев так подробно вопрос о коэффициенте пульсации с точки зрения ГОСТ 23875-88, осталось только отметить, что этот ГОСТ с 2012 года утратил силу. Так что теперь ссылка на него выглядит как не слишком убедительное обоснование для использования того или иного определения*.

* Тем не менее, например, в действующем «ГОСТ 23414-84 Преобразователи электроэнергии полупроводниковые. Термины и определения (с Изменением N 1)» имеется ссылка на утративший силу ГОСТ 23875-88. Оказывается так можно.

Однако, тут нам на помощь приходят другие ГОСТы. Так, в «ГОСТ 26567-85 Преобразователи электроэнергии полупроводниковые. Методы испытаний» (на момент написания этой статьи имеет статус действующего), даётся наглядное объяснение «в картинках», рис. %img:h. На рисунке: 1 — огибающая мгновенных значений пульсирующего напряжения; t — время, в течение которого проводят наблюдения. Как видим, за величину пульсаций принимается половина размаха пульсаций. Также даётся расчётная формула (для вычисления коэффициента в процентах):
$$
k_{пул}=\frac{U_{пул}}{U_{ном}}\cdot 100,
$$
т.е. отношение половины размаха пульсации к номинальному значению величины.


Рис. %img:h

Данное определение в некоторой степени аналогично рассмотренному выше определению «DC ripple factor» (коэффициент пульсации постоянного тока) из IEC-60050-551.

Подобные определения можно найти и в других ГОСТах, например, в «ГОСТ Р 52907-2008 Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Термины и определения»:
коэффициент пульсации постоянного выходного напряжения [тока] источника электропитания РЭА — величина, равная отношению наибольшего значения переменной составляющей пульсирующего постоянного выходного напряжения [тока] к его среднему значению в установившемся режиме работы источника электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Правда, данный стандарт является национальным (на что намекает символ Р в обозначении), но тем не менее.

Альтернативные определения

Справедливости ради нужно отметить, что рассмотренные выше определения коэффициента пульсации не являются единственно возможными и в литературе можно встретить другие варианты.

В принципе, под коэффициентом пульсации можно понимать отношение любой меры уровня пульсаций к среднему значению величины. Поэтому, в случае необходимости, можно вводить в рассмотрение самые экзотические варианты определения. Например, за уровень пульсаций можем принять сумму гармоник переменной составляющей с удобными нам весовыми коэффициентами.

В простейшем случае берём первую гармонику с коэффициентом 1 и получаем ещё один вариант определения, который достаточно часто можно встретить в отечественной литературе: коэффициент пульсации — отношение амплитуды первой гармоники (или низшей, или основной — в разных формулировках) к среднему значению напряжения (т.е., к постоянной составляющей).

Впрочем, известная доля популярности ещё не означает, что это определение является удачным. Во-первых, из рассмотрения исключаются все гармонические составляющие, кроме «основной», в то время как вклад «неосновных» может быть весьма значительным; в результате полученный коэффициент очень косвенно отражает реальное положение дел. Во-вторых, практическое измерение коэффициента не является простым — требуется выделение (фильтрация) одной гармоники для измерения её амплитуды.

Но если, например, имеем дело с питанием устройства, для которого нормируются вполне определённые компоненты в спектре пульсации, то описанный вариант определения вполне годится.

Источники информации
  1. IEC, International Electrotechnical Commission (Международная электротехническая комиссия).
  2. Electropedia (Международный электротехнический словарь).
  3. ГОСТ 26567-85 Преобразователи электроэнергии полупроводниковые. Методы испытаний
  4. ГОСТ Р 52907-2008 Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Термины и определения
  5. ГОСТ 23414-84 Преобразователи электроэнергии полупроводниковые. Термины и определения (с Изменением N 1)
  6. ГОСТ 23875-88 Качество электрической энергии. Термины и определения

author: hamper; date: 2019-12-01; updated: 2021-10-29

Что такое пульсация и коэффициент пульсации? – Формула коэффициента пульсации

от администратора

Что такое Ripple?

Пульсация – это флуктуирующая составляющая переменного тока, присутствующая в выпрямленном на выходе постоянном токе. На выходе выпрямителя может быть либо постоянный ток, либо напряжение. В связи с этим флуктуирующая составляющая переменного тока, присутствующая в выходном напряжении постоянного тока, называется пульсацией напряжения, а в выходном токе постоянного тока — пульсацией тока.

Почему пульсация присутствует?

На выходе выпрямителя всегда присутствуют пульсации. Это связано с поведением элементов схемы, таких как диод или тиристор. Давайте рассмотрим пример однофазного двухполупериодного выпрямителя, чтобы лучше понять причину наличия пульсаций. Форма выходного тока однофазного двухполупериодного выпрямителя показана ниже.

Приведенный выше рисунок говорит сам за себя. Ожидаемый выход двухполупериодного выпрямителя должен быть чистым постоянным током, но на самом деле выходной ток отличается. Поскольку среднее значение выходного тока является чистым, присутствующая пульсация равна разнице выходного тока или тока нагрузки минус средний ток.

Что такое коэффициент пульсации?

Коэффициент пульсации представляет собой отношение среднеквадратичного значения составляющей переменного тока, присутствующей в выпрямленном выходе, к среднему значению выпрямленного выхода. Это безразмерная величина, обозначаемая через γ. Его значение всегда меньше единицы.

Это в основном измерение пульсаций, которое обозначает чистоту выпрямленного выхода. Чем больше коэффициент пульсаций, тем меньше будет чистота выходного постоянного тока выпрямителя. Это означает, что больше будет колеблющейся составляющей переменного тока. Таким образом, предпринимаются все усилия, чтобы уменьшить коэффициент пульсаций. Здесь мы не будем обсуждать способы снижения коэффициента пульсаций.

Коэффициент пульсации обычно выражается в процентах, например, 3 % или 4 %. Коэффициент пульсаций в процентах получается путем простого умножения γ на 100. Содержание пульсаций в выходном токе 3 % означает, что переменная составляющая тока 3 A rms присутствует на фактическом выходе постоянного тока 100 A. Точно так же 3 % пульсаций выходного напряжения означает, что переменная составляющая напряжения 3 В среднеквадратичного значения присутствует по сравнению с фактическим выходным напряжением 100 В постоянного тока.

Формула коэффициента пульсации

Формула для коэффициента пульсаций дается через среднеквадратичное значение и среднее значение выходной мощности выпрямителя.

Вывод формулы коэффициента пульсаций

Формулу коэффициента пульсаций можно легко получить из ее определения. Согласно определению, нам нужно найти два параметра: среднеквадратичное значение пульсаций, присутствующих в выходном токе или напряжении выпрямителя, и среднее значение выходной мощности выпрямителя за один период времени T. Для расчета среднеквадратичного значения пульсаций I rms сначала нам нужно найти пульсацию. Пульсация равна разнице между фактическим выходом и ожидаемым выходом постоянного тока. Таким образом,

Пульсация = i L – I dc = v L – V dc

Здесь i L и v L – выходной ток и напряжение подключенной нагрузки на клеммах выпрямитель. Аналогично, V dc и I dc представляют собой среднее значение напряжения и тока нагрузки.

Теперь найдем среднеквадратичное значение пульсаций тока. Хотя среднеквадратичное значение пульсаций напряжения также может быть использовано для получения формулы коэффициента пульсаций, здесь мы используем пульсации тока.

Так как коэффициент пульсаций равен отношению среднеквадратичного значения содержания пульсаций к среднему значению выходной мощности выпрямителя, то его формула принимает вид

Надежда, пульсации и коэффициент пульсаций понятны. Если у вас есть какие-либо сомнения, пожалуйста, напишите в поле для комментариев.

Определение, формула, влияние на другие выпрямители

Пульсации в электронике означают остаточное отклонение, вызванное напряжением постоянного тока в источнике питания переменного тока (AC). Возможно, что выпрямленный выход постоянного тока представляет собой либо постоянный ток (DC), либо постоянное напряжение. Термин «пульсация тока» относится к флуктуирующей составляющей переменного тока в постоянном токе, тогда как «пульсация напряжения» относится к флуктуирующей составляющей переменного тока в постоянном напряжении.

Коэффициент пульсаций имеет решающее значение для определения эффективности выходного сигнала выпрямителя. Чем меньше коэффициент пульсаций, тем эффективнее выпрямитель. В выпрямленном выходе присутствует больше флуктуирующих компонентов переменного тока, если коэффициент пульсации выше.

В этой статье мы узнаем, что такое коэффициент пульсации, его формула, применение и значение. Мы также рассчитаем коэффициент пульсаций однополупериодного выпрямителя, двухполупериодного выпрямителя и мостового выпрямителя с ответами на часто задаваемые вопросы.

Коэффициент пульсации

Коэффициент пульсаций определяется как отношение среднеквадратичного значения составляющей переменного тока к выходной составляющей составляющей постоянного тока в выпрямителе. Другими словами,

Коэффициент пульсаций = среднеквадратичное значение переменного тока / среднеквадратичное значение постоянного тока

Коэффициент пульсаций играет важную роль в описании эффективности любого выпрямителя. Проще говоря, коэффициент пульсаций определяет качество выпрямленного выхода. Таким образом, предпочтителен меньший коэффициент пульсаций в любой цепи.

Узнайте больше об электрическом сопротивлении здесь. 9{2}} \\ & \\ \end{align} \)

Мы знаем, что есть два критерия, которые необходимо определить на основе определения коэффициента пульсаций:

Среднеквадратичное значение пульсаций на выходе выпрямителя тока или напряжения.
Разница между фактическим выходом и прогнозируемым выходом постоянного тока за один период времени, T. Пульсация определяется как разница между фактическим выходом и ожидаемым выходом постоянного тока за один период времени, T. Математическая формула выглядит следующим образом:
Пульсация = \(i_L – I_{dc} = v_L – V_{dc}\) 9{2}}}}{{{V}_{dc}}} \\
\end{align} \)

Итак, теперь у нас есть формула коэффициента пульсаций. Определение коэффициента пульсаций можно использовать для быстрого получения коэффициента пульсаций. Коэффициент пульсаций определяется как отношение среднеквадратичного значения составляющей переменного тока к среднеквадратичному значению составляющей постоянного тока в выпрямленном выходе.

Также читайте здесь про электроэнергию.

Коэффициент пульсации однополупериодного выпрямителя

Однополупериодный выпрямитель представляет собой диодную схему, которая преобразует переменное напряжение (питание переменного тока) в постоянное напряжение (питание постоянного тока). Схема однополупериодного выпрямителя преобразует переменный ток в постоянный с помощью одного диода.

Полупериод формы волны переменного тока проходит через схему однополупериодного выпрямителя, а другой полупериод блокируется. Коэффициент пульсаций (выражаемый γ или r) используется для количественной оценки того, насколько успешно однополупериодный выпрямитель может преобразовывать переменное напряжение в постоянное. Коэффициент пульсации представляет собой отношение среднеквадратичного значения переменного напряжения (на входе) к постоянному напряжению выпрямителя (на выходе).

Для расчета коэффициента пульсаций однополупериодного выпрямителя используйте следующую формулу: 9{2}}-1}=1,21 \\\end{align} \)

Для положительного полупериода питания диод будет смещен в прямом направлении, тогда как для отрицательного полупериода он будет смещен в обратном направлении. В результате диод будет проводить только во время положительного полупериода, а не во время отрицательного полупериода. В результате токовый выход будет проводящим и позволять току течь только во время положительного полупериода питания.

Поэтому его называют однофазным однополупериодным выпрямителем. Обратите внимание, что при создании выпрямителя мы хотим максимально снизить коэффициент пульсаций. Чтобы уменьшить пульсации в цепи, мы используем конденсаторы и катушки индуктивности в качестве фильтров.

Возможно, вам будет интересна наша статья о законах Кирхгофа.

Коэффициент пульсаций двухполупериодного выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель представляет собой цепь, которая позволяет току течь в одном направлении через нагрузку в течение цикла входного напряжения. Два диода подключены к клеммам вторичных клемм трансформатора с центральным отводом таким образом, что один диод проводит положительный полупериод, а другой — отрицательный полупериод входа питания.

В результате сопротивление нагрузки поддерживает однонаправленный ток. По сути, это улучшение по сравнению с однополупериодным выпрямителем, который позволяет выходному току течь только во время положительной половины цикла входного питания.

Двухполупериодный выпрямитель имеет коэффициент пульсации 0,482. Если сравнить это число с коэффициентом пульсаций однополупериодного выпрямителя (коэффициент пульсаций 1,21 для полуволны), можно увидеть, что качество выходного постоянного тока двухполупериодного выпрямителя увеличилось примерно на 40%. Это означает, что выход постоянного тока будет более плавным, а составляющая переменного тока будет менее неустойчивой. Воспользуемся формулой для получения коэффициента пульсаций. 9{2}}-1}=0,48 \\
\end{align}\)
Коэффициент пульсаций можно определить, объединив значения среднеквадратичного тока \(I_{rms}\) и среднего тока \(I_{dc} \)

Коэффициент пульсаций можно определить путем объединения значений среднеквадратичного значения тока \(I_{rms}\) и среднего тока \(I_{dc}\)

Не забудьте прочитать об электрическом потенциале.

Коэффициент пульсации мостового выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель, который преобразует входной синусоидальный переменный ток в постоянный, известен как мостовой выпрямитель. Эта схема состоит из четырех диодов, которые подключены таким образом, что два из них проводят ток в течение положительного полупериода входа питания, а два других диода проводят ток в течение отрицательного полупериода выпрямителя. Двухполупериодный выпрямитель преобразует как положительную, так и отрицательную половины входной мощности переменного тока в постоянное напряжение. 9{2}}-1}=0,48 \\
\end{align} \)

Конфигурация схемы не имеет значения. Поскольку формы их выходных сигналов идентичны, их значение будет одинаковым как для выпрямителей с отводом от средней точки, так и для мостовых выпрямителей.

Будьте в курсе электростатического закона Кулона

Значение коэффициента пульсации

Выход однофазного выпрямителя не полностью постоянный. Он также имеет некоторые компоненты переменного тока. Пульсация описывает компонент переменного тока. Величина составляющей переменного тока на выходе указывается коэффициентом пульсаций.

Более высокий коэффициент пульсаций указывает на то, что на выходе выпрямителя больше переменная составляющая.

Узнайте все о токе и электричестве здесь.

Использование коэффициента пульсации

Коэффициент пульсации имеет решающее значение для определения эффективности выходного сигнала выпрямителя. Чем меньше коэффициент пульсаций, тем эффективнее выпрямитель. В выпрямленном выходе присутствует больше флуктуирующих компонентов переменного тока, если коэффициент пульсации выше.

Мы надеемся, что приведенная выше статья поможет вам понять и подготовиться к экзамену. Учащиеся могут воспользоваться преимуществами живых занятий Testbook и серии экзаменов, а также других образовательных ресурсов, которые охватывают широкий спектр тем от математики до физики. Подготовьтесь к экзамену, скачав приложение Testbook прямо сейчас. 9{2}}}}{{{V}_{dc}}} \\
\end{align}] \)

В.2 Каково значение коэффициента пульсации?

Ответ 2 Коэффициент пульсаций для однополупериодного выпрямителя равен 1,21, а для двухполупериодного выпрямителя — 0,48.

Ответ 3 Да, коэффициент пульсации определяет качество выпрямленного выхода. Таким образом, предпочтителен меньший коэффициент пульсаций в любой цепи.

Q.4 Что такое коэффициент пульсации мостовых выпрямителей?

Ответ 4 Коэффициент пульсации мостового выпрямителя равен 0,48

В.5 Почему коэффициент пульсации так важен?

Отв.5 Коэффициент пульсации определяет эффективность выпрямителя и поэтому важен. Чем меньше компонент, тем эффективнее выпрямитель. Например, в двухполупериодном выпрямителе входной переменный ток преобразуется в переменный, а эффективность выпрямителя равна выходной мощности постоянного тока/мощности на входе переменного тока.