Calcular la magnitud de cantidades alternas como la corriente y el voltaje en CA no es tan sencillo como en CC, donde los valores son constantes en el tiempo. Hay varias formas de expresar la magnitud de una forma de onda de CA. Para una onda sinusoidal de corriente alterna, las magnitudes de voltaje y corriente se pueden expresar como:
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- valor pico
- De valor pico a valor pico
- Valor efectivo
- valor instantáneo
(Estos valores también se pueden utilizar para representar la magnitud en otras formas de onda periódicas).
Hay otra forma de representar la magnitud de una forma de onda de CA. Esto se conoce como valor promedio.
Los valores promedio de voltaje y corriente para una onda sinusoidal de CA son útiles en muchas operaciones de análisis de circuitos. De hecho, un multímetro rectificador mide el voltaje promedio de CA, realiza algunos cálculos basados en él y muestra la salida como un valor RMS.
Tabla de contenido
voltaje promedio
Como sugiere el nombre, el voltaje promedio es el promedio de los voltajes instantáneos seleccionados en los momentos apropiados durante un medio ciclo de una forma de onda sinusoidal de CA (u otra forma de onda periódica). El valor promedio representa el cociente del área bajo la forma de onda de CA versus el tiempo.
Para encontrar el voltaje promedio de una forma de onda de CA, divida el medio ciclo en ejes verticales equidistantes. Se calculan las tensiones instantáneas en estas ordenadas centrales. Calculando el valor medio de estos valores instantáneos de tensión, se obtiene el valor medio de la forma de onda de la corriente alterna (tensión o corriente).
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Determinar el valor de voltaje promedio de una forma de onda de CA es similar a determinar el voltaje RMS de una forma de onda de CA. Sin embargo, en el proceso de encontrar el voltaje promedio, no es necesario encontrar el cuadrado del voltaje instantáneo. Puede encontrar el valor de voltaje promedio de cualquier forma de onda.
Se puede decir que el valor de voltaje promedio es “el cociente del área bajo la curva (onda sinusoidal, onda cuadrada u otra onda periódica) en cualquier momento” y “el promedio de todos los valores de voltaje instantáneos”. es También se puede decir. conocido como “voltaje promedio”.
Todas las formas de onda periódicas tienen una forma simétrica. Es decir, hay un semiciclo positivo y un semiciclo negativo. El área bajo el semiciclo positivo siempre es igual y de signo opuesto al área bajo el semiciclo negativo.
Las áreas negativas y positivas se cancelan entre sí, por lo que la suma de las áreas de ambos semiciclos vuelve a cero. Por tanto, el valor medio se calcula considerando sólo la mitad del período.
El valor de voltaje promedio se mide solo durante medio ciclo de una forma de onda periódica completa. El voltaje promedio también se denomina “voltaje promedio de la forma de onda”.
Los valores promedio se determinan mediante análisis y cálculos para circuitos de CA y CC. Los valores promedio se expresan como VAVG para voltaje promedio e IAVG para corriente promedio.
El concepto de valor instantáneo.
El valor instantáneo (voltaje o corriente) de una forma de onda de corriente alterna es su valor en un momento específico en el tiempo. El voltaje de una forma de onda en un momento determinado se llama “voltaje instantáneo”.
En la figura anterior, V1, V2, V3, V4… son voltajes de onda sinusoidal instantánea. La determinación del valor instantáneo de voltaje de una onda sinusoidal depende del voltaje máximo de la onda sinusoidal.
Tensión instantánea = tensión máxima x senθ
Vinstrumental =vmáx. ×sinθ
donde θ es el ángulo formado por la ordenada central. Por ejemplo, para una onda sinusoidal de CA, el ángulo máximo es de 1800 grados en un medio ciclo positivo. Si dividimos el medio ciclo en 10 ordenadas centrales, θ es múltiplo de 1800/10 = 180. Es decir, θ es 180, 360, 540… hasta 1800.
Voltaje promedio de forma de onda por método gráfico
Si se adquiere una forma de onda de CA, como una onda sinusoidal, para todos los ciclos, su valor promedio será igual a 0. Esto se debe a que la forma de onda sinusoidal es una onda de corriente alterna, por lo que es simétrica con respecto al eje X y tiene un valor medio positivo. Al tomar el promedio, cancele la mitad negativa del valor.
Sin embargo, los valores medios de la tensión y la corriente sinusoidales no pueden ser cero en tiempo real. Por lo tanto, el valor promedio del valor de CA se puede calcular tomando el promedio de los valores instantáneos equidistantes de medio ciclo de la forma de onda de CA.
Este proceso es similar a determinar el voltaje RMS. El semiciclo positivo se divide uniformemente en n partes equiespaciadas. Estas partes igualmente divididas se denominan “eje vertical medio” y el valor del cociente de cada parte se denomina “valor instantáneo”.
Cada valor de ordenadas intermedio de la forma de onda de CA se suma al siguiente valor de ordenadas y la suma sumada se divide por el número total de ordenadas intermedias. Este es el valor de voltaje promedio. El voltaje promedio viene dado por la siguiente fórmula:
Por ejemplo, si dividimos el medio ciclo en 10 ejes verticales iguales, el voltaje promedio se puede calcular como:
Considerando una onda de corriente alterna que representa un voltaje CA con un voltaje máximo de 340v, el voltaje promedio se puede calcular como:
Divida la curva en 10 ordenadas centrales y calcule el voltaje instantáneo en esos puntos.
Usando la fórmula anterior, el voltaje promedio se puede calcular como:
Vag = 2146/10 = 214,6 voltios
Por tanto, el valor medio del voltaje es 214,6 voltios.
Voltaje promedio de forma de onda en el método de análisis.
Como ya sabes, cada forma de onda periódica tiene partes iguales de semiciclos positivos y negativos, por lo que el valor promedio es una suma de cero. También es posible calcular el valor medio considerando los valores instantáneos de sólo medio ciclo en lugar de todos los valores instantáneos.
Esto sólo se aplica a formas de onda simétricas como las ondas sinusoidales. Para voltajes asimétricos, es necesario calcular el promedio de los voltajes instantáneos para un ciclo completo de la forma de onda periódica para encontrar el valor exacto.
Área aproximada
Para encontrar el valor promedio, debe calcular el área aproximada de la forma de onda o curva en varios intervalos. Para encontrar el área de una curva, divida la curva en muchos rectángulos o triángulos más pequeños. Aproximando las áreas de estos rectángulos individuales y sumando todas estas áreas, podemos calcular el valor promedio.
La precisión del valor promedio se puede aumentar considerando un número infinito (muy grande) de rectángulos pequeños. El siguiente gráfico muestra el área promedio bajo la curva en pequeños rectángulos a intervalos uniformemente espaciados en la forma de onda.
Al calcular el área promedio bajo la curva, puede encontrar el valor exacto del valor de voltaje promedio. Los valores cercanos a 2Π proporcionan los valores más precisos.
Hay muchas formas de aproximar el valor del área bajo la curva. Estas incluyen la regla trapezoidal, la regla de la ordenada central y la regla de Simpson. Considerando una onda sinusoidal de tensión alterna, se expresa como V
Área = Vpagpecado (peso) dt
Aquí, T es el período de la forma de onda periódica y dado que estamos considerando sólo semiciclos, los límites de integración son 0 y Π.
Usando la fórmula anterior, podemos calcular el área bajo la forma de onda, que es:
Área = 2VPAG.
Ahora que conocemos el área bajo el semiciclo positivo (o negativo), podemos encontrar el valor promedio de la onda sinusoidal periódica de CA integrando y dividiendo la cantidad de seno entre el ciclo positivo (o negativo) (voltaje o corriente). se puede calcular fácilmente. Viene con un punto.
Por ejemplo, si el voltaje instantáneo de una onda de CA con período 2Π es V = Vp.senθ, entonces el voltaje promedio de la forma de onda de CA es:
VAV.=1/ΠVpagPecado(Φ)dΦ
VAV.=Vpag/Π -cos(Φ)
=2Vpag/Π = 0,673Vpag
Fórmula de voltaje promedio
El valor de voltaje promedio de la forma de onda de CA viene dado por la siguiente fórmula:
VAV.=2Vpag/Π = 0,673Vpag
Por lo tanto, el valor promedio de una onda sinusoidal de CA es igual al valor de voltaje máximo multiplicado por 0,637.
Si tenemos una onda sinusoidal con un voltaje máximo (pico) de 340 voltios, como en el ejemplo descrito anteriormente, el valor de voltaje promedio se puede determinar usando el siguiente método de análisis.
VAV. =vcima × 0,637 = 340 × 0,637 = 216,5 V.
El valor de voltaje RMS convertido a voltaje pico es V.RMS = 0,707×Vcima. A continuación se muestra una comparación del voltaje promedio y el voltaje rms.
Nota: Multiplicar el valor máximo por 0,637 solo se aplica a las ondas sinusoidales, no a otras formas de onda como las ondas en diente de sierra o triangulares.
Importancia del valor promedio en mediciones de onda sinusoidal de CA
Los multímetros rectificadores muestran el valor RMS (voltaje o corriente) únicamente de ondas sinusoidales. El valor RMS se calcula calculando primero el valor promedio y luego multiplicando por 1,11. Si utiliza este multímetro para medir el valor RMS de otras formas de onda de CA, obtendrá valores RMS incorrectos.
resumen
- Una forma de onda cuya dirección cambia periódicamente se denomina “forma de onda de CA” o “forma de onda de CA”.
- El procedimiento para calcular el valor RMS y el valor promedio de la forma de onda de CA es el mismo.
- El valor promedio se calcula considerando solo el medio ciclo de la forma de onda de CA.
- Hay dos formas de encontrar el valor promedio de una forma de onda de CA o de una forma de onda de CA.ellos son
1. Método de análisis
2. Método gráfico
- Para el método gráfico, la fórmula para encontrar el voltaje promedio es:
- Para el método de análisis, la fórmula para calcular el valor promedio de voltaje es la siguiente:
- La relación entre el voltaje promedio y el valor de voltaje máximo o valor de voltaje pico es “el voltaje promedio es 0,637 veces el voltaje pico”.
Vpromedio =vcima × 0,637