Формула расчета коэффициента пульсации

Содержание
  1. Коэффициент пульсации
  2. Определение и формула коэффициента пульсации
  3. Разновидности коэффициентов пульсации напряжения (тока)
  4. Единицы измерения
  5. Примеры решения задач
  6. Пульсация освещенности. Как рассчитать коэффициент пульсации
  7. Определение коэффициента пульсации освещенности.
  8. Определение среднего, максимального и минимального значения освещенности
  9. Формулы для расчета коэффициента пульсации.
  10. Особенности расчета коэффициента пульсации.
  11. Коэффициент пульсации
  12. Определение и формула коэффициента пульсации
  13. Как проверить пульсации
  14. Виды коэффициентов пульсации напряжения (тока)
  15. Коэффициент пульсации освещённости
  16. Коэффициенты пульсаций различных источников света
  17. Алгоритм вычисления пульсаций
  18. Расчёт индекса помещения
  19. Расчёт наименьшего количества квадратов сетки N
  20. Расчёт коэффициента пульсации светильника Кпi
  21. Единицы измерения
  22. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 и СП 52.1333.2011
  23. Отрицательное воздействие несоблюдения правил
  24. Порог восприятия частоты пульсаций
  25. Стробоскопический эффект
  26. Как убрать пульсацию в светодиодной лампе
  27. Видео
  28. Формула расчета коэффициента пульсации
  29. Определение коэффициента пульсации
  30. Определения понятия в соответствии с нормативной документацией
  31. Альтернативные определения
  32. Источники информации *

Коэффициент пульсации

Определение и формула коэффициента пульсации

О коэффициенте пульсации чаще всего говорят, когда рассматривают переменный электрический ток. Тогда рассматривают коэффициент пульсации напряжения или силы тока. Существует внутренне деление коэффициентов пульсации напряжения (тока) на: коэффициент пульсации напряжения (тока), коэффициент пульсации напряжения (тока) по среднему значению, по действующему значению.

В общем случае форма напряжения на выходе выпрямляющего устройства имеет постоянную (называемую полезной) и переменную (пульсирующую) составляющие.

Если представить выпрямленное напряжение в виде ряда Фурье, как сумму постоянной составляющей (quicklatex.com b031c55508d3ac3d86ba17309267aae6 l3) и некоторого числа (quicklatex.com 1008367c9b21df00bf85bf80c5a3e8ba l3) гармоник, имеющих амплитуды quicklatex.com a729a2024a6691495c848989a6b1e970 l3, то коэффициент пульсации напряжения (quicklatex.com 216c472627a40f64603a8d7e82284dd1 l3) можно определить формулой:

quicklatex.com 35fddf88f02750c588a0b1fb057796c3 l3

где n — номер гармоники.

При этом компоненту quicklatex.com b031c55508d3ac3d86ba17309267aae6 l3считают полезным результатом деятельности выпрямителя, в отличие от пульсаций quicklatex.com a729a2024a6691495c848989a6b1e970 l3. Если форма пульсаций сложная, то максимальным значением может обладать не первая гармоника, но обычно под k понимают ее. Она применяется в расчетах и записывается в технических документах оборудования.

Разновидности коэффициентов пульсации напряжения (тока)

Коэффициентом пульсации напряжения (тока) по среднему значению называют величину, равную отношению средней величины переменной компоненты пульсирующего напряжения (тока) к постоянной составляющей.

Коэффициент пульсации напряжения (тока) по действующему значению — это параметр, который находят как отношение действующего значения переменой компоненты пульсирующего напряжения (тока) к его неизменной компоненте.

Часто потребителям не важно, какая из гармоник на выходе выпрямляющего устройства обладает наибольшим размахом. Интерес составляет общий размах пульсаций, который характеризует абсолютный коэффициент пульсаций (quicklatex.com cdbcec4505e33709f1513b64dfb8e828 l3), который определяют выражением:

quicklatex.com d7a71e185c868270ab97321dcb39396c l3

quicklatex.com f0e23dd476c9e0459010742e3f704926 l3

Или применяют формулу:

quicklatex.com 4cb24f909dc55a35548245e2a6f347dc l3

quicklatex.com bb94c0c0205734dde698f152662e3933 l3

Коэффициент пульсации напряжения измеряют при помощи осциллографа или двух вольтметров.

Коэффициент пульсации — это одна из самых значимых характеристик выпрямителя — устройства, которое предназначено для превращения переменного напряжения источника электрической энергии в постоянное.

Единицы измерения

Коэффициент пульсации рассматривают как безразмерную величину или он может указываться в процентах.

Примеры решения задач

Задание Каковы коэффициенты пульсации по первой гармонике, абсолютные коэффициенты пульсации в двух вариантах расчета, если постоянное напряжение на выходе выпрямляющего устройства составляет quicklatex.com 3790ab377291c473374f606dc014825f l320 В, а напряжение пульсаций quicklatex.com b09629c1de9891b2db1f7d06fc5a3ead l3?
Решение Коэффициент пульсации напряжения по первой гармонике найдем, используя выражение:

quicklatex.com 406a82a97b9ed96f372fef14dfddd389 l3

где n =1. Проведем вычисления:

quicklatex.com 253f684ebdf1cd131ec74be732a4e3e2 l3

Абсолютный коэффициент пульсации напряжения (вариант 1) найдем, применяя формулу:

quicklatex.com 0f3d5cf4e32f2d21d0de8cef41066595 l3

Вычислим quicklatex.com cdbcec4505e33709f1513b64dfb8e828 l3:

quicklatex.com 0b9c662b5f01011bbc687c19ebd30110 l3

Второй вариант абсолютного коэффициента пульсации напряжения:

quicklatex.com 399dad4d87c066abe650dccb56010266 l3

quicklatex.com be8d075fe1fa8b9a6527a3c97801a059 l3

Ответ quicklatex.com 131844b859b3e7faa7b9d5bfee403de1 l3
Задание При подаче переменного напряжения quicklatex.com f918802cd845c32eb862c77188011ad6 l3в виде синусоиды на первичную обмотку согласующего (рис.1) на зажимах вторичной обмотки он будет иметь напряжение: quicklatex.com 57e2e58255347e81e3526b5a015f3086 l3Диод проводит электрический ток только половину периода переменного напряжения. В положительную половину периода, когда на аноде диода (VD) потенциал больше нуля, он открыт и при этом все напряжение вторичной обмотки трансформатора приложено к диоду. Каким будет коэффициент пульсации тока по среднему значению?

pic2164

Решение Сила тока в цепи нагрузки пульсирующая. Она постоянна по направлению, изменяется по модулю. Амплитудное значение силы тока можно найти как:

quicklatex.com 805bae7b3f9ae1b164415bc641f27ea6 l3

Полученный в результате выпрямления в одной половине периода ток разложим в ряд Фурье:

quicklatex.com 655fa50ad8cc2e97a660c881fd93bccc l3

Среднее значение силы тока, которое содержится в пульсирующем токе равно:

quicklatex.com 773136a462b7b8499765f064e830ab50 l3

Тогда среднее значение напряжения после выпрямления найдем как:

quicklatex.com 7c1c076a9e4afbe5ea9341403232d90c l3

Коэффициент пульсации тока по средней величине будет равен:

quicklatex.com a76096791c55b0fd1d636c2b72129215 l3

Ответ quicklatex.com 4ac209895dd73f78e53598afa9853546 l3

Копирование материалов с сайта возможно только с разрешения
администрации портала и при наличие активной ссылки на источник.

Источник

Пульсация освещенности. Как рассчитать коэффициент пульсации

Определение коэффициента пульсации освещенности.

Пульсация – это периодическое изменение определенного параметра во времени. Для определения уровня таких изменений вводится понятие коэффициента пульсаций, который показывает отношение амплитуды пульсаций к средней величине данного параметра. В нашем случае, коэффициент пульсации освещенности – это отношение разности между максимальным и минимальным значением освещенности к ее среднему значению за время измерения:

Form Kp 1
Формула для расчета коэффициента пульсации

где Емин – зафиксированный минимум значения освещённости (Рис.1),
Емакс – зафиксированный максимум значения освещённости (Рис.1),
Еср – среднее значение освещённости за время измерения (Рис.1).

Form Kp 2
График пульсации освещенности.

Рис.1. Пульсации освещенности.

Определение среднего, максимального и минимального значения освещенности

Из Формулы (1) видно, что для вычисления коэффициента пульсации освещенности необходимо знать значения максимальной, средней и минимальной освещенности. Обычно прибор для измерения освещенности (люксметр) производит измерения всех значений освещенности и вычисление коэффициента пульсации автоматически. Хотя, например, люксметры «Эколайт» позволяют выводить комплексные результаты измерений на персональный компьютер при помощи бесплатной программы люксметр для Андроид или Windows «Эколайт-АП». Это позволяет не только определить максимальное, среднее и минимальное значение освещенности, но и проанализировать изменение уровня освещенности во времени («осциллограмму»)

Формулы для расчета коэффициента пульсации.

C 1 января 2013 года введен новый ГОСТ Р 54945-2012 «Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности». В том числе, приведена полная формула для расчета:

Form Kp 3
Формула расчета пульсации по ГОСТ.

где Т – время измерения.
Также, ГОСТ Р 54945-2012 устанавливает следующие требования к проведению измерений пульсации освещенности:

Формула (2) является наиболее полной для расчета коэффициента пульсаций. Однако она требует большого объема вычислений и не всегда реализуема на практике, особенно в приборах-пульсметрах старых версий. Поэтому, иногда, применяются «упрощенные» методы расчета пульсации. Например, используют следующую формулу:

Form Kp 4)
Упрощенная формула расчета пульсации.

Особенности расчета коэффициента пульсации.

В случае, когда форма пульсаций близка к синусоидальной (например, при работе ламп накаливания или люминесцентных ламп, с подключением через ЭмПРА), расчёты по формуле (3) совпадают с расчётами по формуле (2). Однако, чем сильнее форма пульсаций отличается от гармонической, тем сильнее расходятся результаты расчетов по этим формулам. Например, при импульсном питании, часто применяемом в современных энергосберегающих лампах, коэффициент пульсации, рассчитанный по формуле (2), может намного превысить значение 100% (в некоторых случаях можно получить результат 200%, 300% и даже больше), в то время, как Кп, рассчитанный по формуле (3) никогда не сможет превысить 100% (при Емин=0, см.Рис.1). Итак, расчет коэффициента пульсации по упрощенной формуле (3) недопустим в следующих случаях:

При помощи бесплатной программы «Эколайт-АП» и мы провели измерения и анализ пульсации от:

ламп разлиных типов, с результатами измерений можно ознакомиться в разделе «Пульсация ламп»

мониторов различных типов и множества моделей, с результатами измерений можно ознакомиться «Пульсация мониторов»

Понравился материал? Поделитесь им в соцсетях:

Источник

Коэффициент пульсации

Любой искусственный источник света, работающий от переменного напряжения бытовой сети 220 В, пульсирует, несмотря на наличие в его схеме выпрямителя. Производители осветительных приборов стараются свести этот эффект к минимуму, ведь от качества освещения зависят здоровье и производительность человека.

lazy placeholder

Определение и формула коэффициента пульсации

Коэффициент пульсации напряжения (Кп) – это величина, определяющая отношение максимальной составляющей переменного напряжения (Uпер.макс.) к его постоянной составляющей (Uпост). Для удобства она выражается в процентах.

lazy placeholder

Аналогично рассчитываются и пульсации тока.

lazy placeholder

Iпер. макс. – это переменная составляющая тока. Iпост. – его постоянная составляющая.

Как проверить пульсации

Измерить пульсацию в домашних условиях без пульсметра и люксметра – задача весьма проблематичная. Примерно посмотреть, насколько сильно моргает источник света, не так трудно. Как правило, невооружённым глазом этот пагубный эффект незаметен. Однако, если воспользоваться камерой мобильного телефона, пульсации становятся заметны. Оценка проводится по характерным горизонтальным полосам на экране смартфона.

lazy placeholder

Виды коэффициентов пульсации напряжения (тока)

При расчетах применяются различные виды коэффициентов. Помимо вышеописанного определения этой величины, встречается и пульсации по действующему значению. В этом случае расчёт иной. В числителе берётся не максимальное, а действующее значение напряжения или тока.

lazy placeholder

Коэффициент пульсации освещённости

Коэффициент пульсаций освещённости – качественная характеристика осветительных приборов, используемых в помещении. Она регламентируется ГОСТ-ом, СП52.13330.2011 и широким перечнем других санитарных норм и критериев. С физической точки зрения, данный коэффициент показывает, как сильно снижена яркость светильника в момент её минимального значения.

Коэффициенты пульсаций различных источников света

Различные осветительные приборы отличаются по степени пульсации. Наиболее хороши в этом плане устаревшие лампочки накаливания. Их вольфрамовая спираль практически не успевает измениться в яркости в моменты прохождения сетевого напряжения через ноль. Вдобавок старая лампочка пульсирует с удвоенной сетевой частотой, т.е. на 100 Гц. Этот параметр превышает чувствительность большинства людей.

Люминесцентные и led светильники, особенно устаревшие, менее хороши. Здесь всё зависит от качества их электроники. Иногда в продаже попадаются образцы, чьё моргание заметно невооружённым глазом. Модели дороже лишены такого дефекта.

Внимание! Применение диммеров существенно увеличивает пульсации. Особенно это ощущается на низкой яркости лампочки. Также диммеры (особенно симисторные) вносят нежелательные помехи в сеть.

Алгоритм вычисления пульсаций

Расчёт коэффициента пульсации производится с помощью специализированного ПО и таблиц. Основные этапы процесса следующие:

lazy placeholder

Расчёт индекса помещения

От индекса помещения зависят его будущие световые параметры. Расчёт выполняется следующим образом.

lazy placeholder

Здесь a и b – длина и ширина помещения, h – расстояние от рабочей поверхности до осветительных приборов. Из равенства очевидно, что индекс помещения пропорционален его площади. Под рабочей поверхностью подразумевается плоскость на высоте 800 мм от пола (типичный письменный стол).

Расчёт наименьшего количества квадратов сетки N

Расчёт актуален для помещения любой формы. Учитываются геометрические характеристики помещения, такие, как его площадь (Sп). Параметр N пропорционален числу квадратов N1.

lazy placeholder

Здесь Sк – площадь квадрата, образованного наименьшей стеной помещения.

Расчёт коэффициента пульсации светильника Кпi

Данное вычисление необходимо для того, чтобы принять во внимание пульсации светильников, подключенных к одной из фаз (Кпis). Также учитывается и вид лампочек.

lazy placeholder

Единицы измерения

При полноценных расчетах осветительной системы возникает необходимость пользоваться следующими физическими величинами:

СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 и СП 52.1333.2011

Гигиенические стандарты на освещение регламентируются на государственном уровне. Они представлены в документах СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 и СП 52.1333.2011. Ознакомившись с ними, можно выяснить, какой уровень освещения требуется для промышленных предприятий, учебных, офисных, финансовых учреждений или жилых помещений.

Отрицательное воздействие несоблюдения правил

Недостаточный уровень освещённости и её пульсации оказывают пагубное влияние на здоровье человека. Нарушения правил способны вызвать хронические заболевания. Из каждодневных факторов плохого света выделяются излишняя утомляемость глаз, головная боль, депрессивность и рассеянность.

Порог восприятия частоты пульсаций

Частота, на которой мерцающий свет начинает казаться непрерывным, зависит от индивидуальных особенностей конкретного человека. У большинства людей она составляет от 30 до 60 Гц. Имеются и различия в том, как именно смотреть на предмет. Глаза наиболее восприимчивы к пульсациям, если речь идёт о периферийном зрении. При прямом взгляде чувствительность снижается.

Стробоскопический эффект

Стробоскопический эффект, по большей части, свойственен промышленным предприятиям и цехам со станками и прочим опасным оборудованием. Колебания света в сочетании с инертностью зрения могут создать нежелательные иллюзии. К примеру, если частота вращения токарного станка кратна пульсации освещения, то человек, смотрящий на вращающуюся деталь, будет видеть, что она неподвижна. Данный эффект чреват получением травмы и свойственен всем подвижным агрегатам.

lazy placeholder

Как убрать пульсацию в светодиодной лампе

Самый простой способ – купить новую лампочку от качественного производителя. Если нужно привести в порядок имеющийся под рукой осветительный прибор, то первым делом стоит увеличить ёмкости входного и выходного электролитических конденсаторов. Чем они больше, тем меньше коэффициент пульсаций. В случае, если не помогло, то проблема кроется либо в самих светодиодах, либо в их драйвере (микросхеме). При таком диагнозе проще вернуться к первому способу и заменить лампочку на другую.

lazy placeholder

Дополнительная информация. Конденсаторы на выходе диодного моста нужны, чтобы выпрямить и сгладить сетевое напряжение. При их замене нельзя превышать номинальное напряжение, иначе они, скорее всего, взорвутся.

Из вышесказанного можно подчеркнуть, что расчет пульсаций источников света является важной и ответственной работой. Без проведения всех необходимых вычислений невозможна проектировка промышленных, общественных или бытовых зданий.

Видео

Источник

Формула расчета коэффициента пульсации

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.

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).

ripple
Рис. %img:rpl_def

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

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

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

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 рассматривается два вида коэффициента пульсации:

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), смотрит 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:

* 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.

ripple g26567
Рис. %img:h

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

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.

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 *

* Если ссылка не работает, воспользуйтесь веб-архивом или поиском.

Источник

Комфорт
Adblock
detector