对交流电压及半波整流状态下的电压的测试

ssffzz1

在看了这个帖子后,我还是弄不明白半波整流下对电压的计算,因此我决定做个测试.

在测试之前先去读个书, 上个理论


看的是这个书,基础入门的东西.






这里说的都是正弦波,这里几个公式总结下,

假设知道电压的峰值 Vp

峰峰值,就是上半波形的峰值,和下半波形的峰底之差.
Vpp= 2　*　Vp

有效值,就是通电阻发热,然后和直流的比较,也较均方根值
Vrms = Vp*0.707
知道有效值算峰值就是 Vp = 1.414 * Vrms

平均值,就是上半个波形的面积/角频率
Vavg = Vp * 0.637

ssffzz1

再来个实际测试:

测试方法1,先拿交流电做测试.

1,用一个变压器将220V变成24V.(主要还是考虑安全)
2,接500型指针表,117C数字表,34401A台表,观察他们的测试区别
3,接示波器,利用示波器的MEASURE功能,求 平均值 ,峰峰值,均方根(有效)值.


示波器自始至终都是直流耦合.


测试开始



看到500和117C的.
这里接了个100R的电阻作为负载.


34401A

ssffzz1

测试2,串接一个二极管,不接滤波电容.

先将表打到直流电压档

注意左侧那个二极管,串进去了.


34401A的奇怪显示,应该是这个表把半波作为一个交流波形来识别了.






将表打到交流档位:





这时候34401A显示的倒是看起来靠谱多了.

ssffzz1

我把测试结果做了个汇总:



看图说话:

标准正弦波:
1,对于标准正弦波,示波器测出来平均值接近0.平均值就是书上说的,对于正弦波正常的平均值就是为0.示波器有显示,是因为这个波形吗?不太正弦了.
但是按照正弦波的常用表示法出来应该是 25*1.414*0.637 =22.5

2,3块表测试正弦波,都是有效值.其实对于模拟指针表,他测试的是平均值然后换算,还是直接测试的是有效值,我还弄不清楚.
这个有哪位帮忙解答下,我理解貌似有有效值,因为有效值是从做功角度看的,交流电被万用表内的二极管整流,推动线圈运动做功.但有些说是平均值,我搞不清楚.

3,为了对比测试结果,我表下面又按照书上的公式计算了下,发现对于正弦波来说,普通仪表的测量都是没问题的.

半波:
1,对于用直流档,万用表出来的既不是平均值,也不是有效值,34401A还应该识别成了交流波.我相信再换不同的仪表结果可能更加不同.

2,那么用示波器的结果可以相信吗?
这个我不知道,因为要了解示波器的原理才行.

a,从示波器测试的 峰峰值看这个是准确的,二极管削掉了一般,峰峰当然少了一半.
b,有效值应该也没问题.2个半波做功加热电阻,现在削到了半个波,发热少了一半,有效值减半,当然没问题.(貌似论坛以前有人讨论过这个问题)
c,平均值,这个挺难的.不会了

平均值这个问题,还是等别人解答吧,我不会了.对于半个正弦波来说,应该就是求那个半个波形的面积?貌似示波器就是这个方法.


补充:
对于 b 点,我说错了,
更正如下:
"
现在削到了半个波，发热不是少了一半，而是原来的 2^0.5/2 倍，所以有效值是原来的 2^0.5/2 倍，你的示波器显示全波峰峰值 71.6V，均方根值 25.7V，半波均方根值 17.6V，其实是正确的，因为你还得把整流二极管的压降算在内
"
由11#楼 washu 指出,在此表示感谢. 自己读书不认真,然后忘的又快,努力改正之.

hc061218

表不要并联测试，你单独测试看看117的结果

ssffzz1

hc061218 发表于 2022-5-30 22:56
表不要并联测试，你单独测试看看117的结果

半波整流状态


直流档位



交流档位


测试结果同上表,这点小浮动正常,老楼顶楼,进户线只有4平方,电压变化大,尤其这个点了,因此这点浮动可认为相同.


这个测试环境我还没拆,大家有更好的测试方法,我可以试试.
感谢!

ssffzz1

发现幺蛾子了,不带那个100R的负载又有变.

测试图不帖了,上结果


1,不带任何负载和带负载,对交流来说基本没变化.

2,对于直流不带负载
a. 500表量的反而更高了,我觉着这个可能和他测量原理有关.
b. 数字表测量的不带负载,反而电压更低了些. 难道我这个负载还是个电容不成? 绕线电阻有点电容,也不大啊. 不好理解.

c.示波器求平均值在跳,从13.7甚至更高点,跳到10.7 .
d.示波器求峰峰,还差不多.

总之,学识浅薄,分析不了这个事. 欢迎各位师傅指教.

hc061218

我的115单独测量跟理论计算值有明显差异！并联后就对了！
另外34401和289的交流档是测不出交流分量的！实际上很多万用表，尤其是高端点的表。比如福禄克和国产高端型号！测量半波整流都会有这种情况！
个人认为测这个没有意义，假如你用交流档测出个结果，那你可能误认为是交流信号，而实际上他是直流，脉动直流。

hc061218

我测试时是空载，没试过带载

ssffzz1

hc061218 发表于 2022-5-30 23:26
我的115单独测量跟理论计算值有明显差异！并联后就对了！
另外34401和289的交流档是测不出交流分量的！实 ...

看了下,不过有几张图对不牢了,那个表盘字看不清在那个档位了.

可能是,对半波,不同的表测量出来是差异蛮大的.

washu

ssffzz1 发表于 2022-5-30 22:38
...有效值应该也没问题.2个半波做功加热电阻,现在削到了半个波,发热少了一半,有效值减半,当然没问题

现在削到了半个波，发热少了一半，但有效值是原来的 0.5^0.5  倍，你的示波器显示全波峰峰值 71.6V，均方根值 25.7V，半波均方根值 17.6V，其实是正确的，因为你还得把整流二极管的压降算在内

btw. 所以有效值为和又叫均方根值，你看周期少一半（0.5），有效值是方根 0.5^0.5

使用市电的话，整流二极管压降影响较小，结果和理论计算值趋于一致，当然，你的波形肉眼可见失真也是个问题

ssffzz1

washu 发表于 2022-5-30 23:44
现在削到了半个波，发热少了一半，但有效值是原来的 0.5^0.5  倍，你的示波器显示全波峰峰值 71.6V， ...

感谢指正,刚看了看,帖子还能编辑. 后面做了个小修补.

其他标蓝的疑问,能否一并解答下.感谢,感谢!

ssffzz1

首先,对 washu 表示感谢.

再次,为了加深对这个事的理解,我又手工推导了一遍这个公式.

题外:我上学的时候是不学数学的,当然其他学科也不学的,我觉着教室外面树上的鸟和河里的鱼才是我的最爱.傻瓜才给老师写作业.这是我这辈子最正确的事,因为这样我的后辈们才能体会到我是个很亲切的人.

不废话上公式,字写的差,凑合看吧.


1,半波整流,有半个波不干活,所以干的活减半.这好两个人干活比一个人多1倍是一个道理.因此发热量减半,就是功率减半.
2,功率减半,并不是电压减半,而是要看上面那个公式. u1 * sqrt(0.5),这个公式不好看,但好计算 . 从功率的角度看好理解.

hc061218

ssffzz1 发表于 2022-5-30 23:52
感谢指正,刚看了看,帖子还能编辑. 后面做了个小修补.

其他标蓝的疑问,能否一并解答下.感谢,感谢!

确实你用变压器测出来不那么直观，你用220测试有些表的误差就直观多了。

小鬼头

ssffzz1 发表于 2022-5-30 22:38
我把测试结果做了个汇总:

模拟指针表都是测得平均值，然后按固定的比例来换算显示的。而这个固定比例，是以正弦波计算的。——这种测量方式，准确的表述应该是叫做“平均值响应、按正弦波标定（rms值）”。

比如，测rms值为1.0V的正弦波，他测到的实际为0.45V（内部为半波整流）或0.90V（内部为全波整流），但他经过内部电路的变换，显示为1.0V的ac电压。

其实，那些不是真有效值（true rms）响应的数字表，大多数都是采用这种“平均值响应、按正弦波标定（rms值）”方式的。我手头的simpson 360-2早期数字表，说明书里把这个问题讲得比较清楚。