27
บบบบบ 6 บบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบ บบบบบบบบบบ สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส สสสส สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส สสสสสสสสสสสสสสสสสสส ส ส ส ส ส ส ส ส ส ส ส ส สส ส ส สส ส ส สส ส สส ส ส ส ส ส ส สส สสสส(Alternating Current ,AC) สสสส สสส สสสสส สสสส ส สสสสสสสสสสส สสสสสสส สสสสสสสสสสสสสส สสสส สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส สสสสสสสสสสสส สสสสสสสสสสสสสสสสส สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส สสสส สสสสสสสสสสสสสสสส สสสสสสสสสสสสสสสสสส ส สสสสสสส สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส สสสสสสสสส สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส สสสสสสสสสสสสสสสสสส สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส สสสส ส สสสสส บบบบบบบบบบบ 1. สสสสสสสสสสสสสสสสสสสส 2. สสสสสสสสสสสสส 3. สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส 4. สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส 5. สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส 6. สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส 7. สสส r.m.s สสสสสสสสสสสสสสส สสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสสส

หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

  • Upload
    others

  • View
    18

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

บทท 6สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

สาระสำาคญสญญานทมอยโดยธรรมชาตทวไปนน เปนสญญานทมความตอเนอง

ม ก า ร เ ป ล ย น แ ป ล ง ค า ต ล อ ด เ ว ล า เ ร า จ ง เ ร ย ก ว า ส ญ ญ า น ไ ฟ ฟ าสลบ(Alternating Current ,AC) เชน แสง เสยงตาง ๆ สญญานวทย เปนตน สญญานเหลาน ลวนแลวแตมตนกำาเนดทงสนและมนษยเราสามารถนำาสญญานเหลานมาใชประโยชนในชวต ประจำาวนของเราไดเปนอยางด ดงนนเราจำาเปนอยางยงทจะตองศกษาคณสมบตของสญญานเหลาน เชน การกำาเนดสญญาน คาพารามเตอรตาง ๆ ซงถาเรามความรความเขาใจเปนอยางดแลว กเปนการงายตอการนำาสญญานไฟฟากระแสสลบไปใชงานไดอยางมประสทธภาพ และสญญานไฟฟากระแสสลบถอวาเปนสญญานพนฐานทจะนำาไปดดแปลงไปใชงานอน ๆ ตอไป

เนอหาสาระ1. สญญาณไฟฟากระแสสลบ2. สญญานรปไซน3. คาสงสดหรอคายอดคลน4. คายอดถงยอดของคลนไซน5. คาชวขณะของคลนไซน6. คาเฉลยของสญญานไฟฟากระแสสลบ7. คา r.m.s ของรปคลนไซน8. รปคลนและความถ9. มมเฟสของรปคลนกระแสสลบ

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

Page 2: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

จดประสงคเชงพฤตกรรม1. บอกความหมายของสญญาณรปไซนได2. อธบายการกำาเนดสญญาณรปไซนได3. คำานวณหาคาสงสดของรปคลนไฟฟากระแสสลบได4. คำานวณหาคายอดถงยอดของรปคลนไฟฟากระแสสลบได

5. คำานวณหาคาชวขณะของรปคลนไฟฟากระแสสลบได6. คำานวณหาคาเฉลยของรปคลนไฟฟากระแสสลบได7. คำานวณหาคา r.m.s ของรปคลนไฟฟากระแสสลบได8. บอกคามมเฟสของรปคลนไฟฟากระแสสลบได9. คำานวณความสมพนธทางเฟสของความถและรปคลนได

1.สญญานไฟฟากระแสสลบสญญาณไฟฟากระแสสลบ (AC มาจาก Alternating Current)

หมายถงชนดของไฟฟาทมกระแสไฟฟา มทศทางสลบไปสลบมา ระหวางทางดานซกบวกและลบ สญญาณไฟฟากระแสสลบเปนรปคลนทสามารถคำานวณ

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

151

Page 3: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

ไดในทางคณตศาสตร นนหมายความวาเปนรปคลนทคงทแนนอนและมความถคงท รปคลนไฟฟากระแสสลบมหลายรปแบบ ดงน

รปท 6.1 แสดงลกษณะรปคลนไฟฟากระแสสลบชนดตางๆ

สญญาณรปท 6.1 a คอสญญาณไซน ถอวาเปนสญญาณทเราพบเหนมากทสด เนองจากเปนสญญาณทเกดขนโดยธรรมชาต เชน คลนเสยง และถอวาเปนคลนพนฐาน ในการการกำาหนดคลนชนดอนๆ ไดอก ไฟฟาภายในอาคารบานเรอน รปสญญาณไฟฟา กจะเปนแบบไซนเชนกน คอ 220 V , 50 Hz

2.สญญาณรปไซนสญญาณรปไซน สามารถรวมก นเป นร ปคล นชน ดอนๆ ได เชน

สญญาณสเหลยม เปนตน เนองจาก รปคลนไฟฟากระแสสลบ มความสงและความถทคงท จงงายตอการคำานวณหาคาพารามเตอรตางๆ ได

2.1 ความหมายของสญญาณไซนรปสญญาณไซน หมายถง สญญาณใดๆ ทมการเปลยนแปลงไปตาม

ฟงกชนไซน ( Sine Function)ดงน

y คอ คาความสงของแกน yA คอ ขนาดสงสดของรปคลนx คอ คาของฟงกชนไซนในแกน x

จากสมการ เมอนำามาเขยนกราฟแสดงความสมพนธระหวาง แกน x และ y

x 00 450

900

1350

1800

2250

2700

3150

3600

y 0 0. 1. 0. 0 - - - 0

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

152

Page 4: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

7 0 7 0.7

1.0

0.7

รปท 6.2 แสดงความสมพนธของความสงและคา sine ตามแกน x

ของสญญานไฟฟากระแสสลบ

ในทางปฏบต เราจะใหแกน y แทนคาความสง (Amplitude) และแกน x เปนคาของเวลา

2.2 การกำาเนดไฟฟากระแสสลบ การกำาเนดสญญาณไฟฟากระแสสลบ สามารถอธบายโดยรปท

6.3 การกำาเนดคาความตางศกย ไฟฟาของขดลวดทงสองและเกดการไหล

ของกระแสไฟฟาภายในขดลวด ปรมาณคาความตางศกยและกระแส ไฟฟาท

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

153

Page 5: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

เกดขน จะขนอยกบมมของขดลวดทตดผานสนามแมเหลก และความเรวในการตดผานดวย

รปท 6. 3 แสดงการกำาเนดของสญญาณไฟฟากระแสสลบ

จากรป 6.3 แสดงหลกการเบองตนในการกำาเนดสญญาณไฟฟากระแสสลบ โดยใชขดลวดตวนำารอบหนงเคลอนทรอบสนามไฟฟา โดยขณะขดลวดเคลอนทตดผานสนามแมเหลก จะเกดคาแรงดนไฟฟาทงสอง ขดลวด และเราสามารถนำาคาแรงดนไฟฟาดงกลาวตออกมาใชงานภายนอกได

คาแรงดนไฟฟาทเกดขน (Electromotive Force หรอ e.m.f) จะแปรผนตามมมของขอลวด , คาความเขมของสนามแมเหลกและความเรวในการเคลอนทของขดลวด ดงรปท 6.4

รปท 6.4 a)การเคลอนทขอขดลวดตวนำา ในตำาแหนงตาง ๆ ของขดลวดเปนไป

อยางตอเนอง โดยการเคลอนท ของขดลวดตวนำาจะเคลอนทในทศทางทวนเขม

รปท 6.4 a) แสดงใหเหนวาขดลวดตวนำาไฟฟาอยในตำาแหนงขนานกบสนามแมเหลก(อยในตำาแหนง 0) ซงขณะนจะไมมคาแรงดนไฟฟาเกดขน เนองจากขดลวดไมไดตดกบสนามแมเหลกและเมอเวลาตอมาถาขดลวด เรมหมนกจะเกดตอแรงดนไฟฟาเกดขนเรอยๆ

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

154

Page 6: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

รปท 6.5 b)รปท 6.5 b) แสดงใหเหนวาขดลวดตวนำาไฟฟา ตงฉากกบสนามแม

เหลก ณ ตำาแหนงจะเกดตอแรงดน ไฟฟามากทสด (อยในตำาแหนง 900)

รปท 6.4c)

รปท 6.4 c) การเคลอนทของขดลวดตวนำาไฟฟา ในตำาแหนงนเหมอนกบในแบบ 6.4 a นนคอ ขดลวดอยในตำาแหนง ขนานกบสนามแมเหลก ซงจะไมเกดตอแรงดนไฟฟาขน ระหวางปลายขดลวดทงสอง

รปท 6.1 d)

รปท 6.4 d) การเคลอนทของขดลวดตวนำาไฟฟา ในตำาแหนงนจะเกดคาแรงดนไฟฟาสงสด โดยขดลวดตวนำา จะตงฉากกบสนามแมเหลก แตถาแรงดนทเกดขนมทศทางตรงกนขามกบรป 6.4 b)

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

155

Page 7: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

รปท 6.4 e)รปท 6.4 การกำาเนดคาชวขณะของสญญานไฟฟากระแสสลบ ณ มมตาง ๆ

รปท 6.4 e) การเคลอนทของขดลวดตวนำาไฟฟา จะอยในตำาแหนงขนานกบสนามแมเหลกพอด ทำาใหไมเกดคาแรงดนไฟฟาทขดลวดเหมอนกบในรป 6.4 a และ 6.4 c นนหมายความวาขนาดของแรงดนไฟฟา ทเกดขนมคาเทากบศนยอกครงหนง นนคอ การเคลอนทของขดลวดครบ 1 รอบ จะท ำา ให เก ดแรงด นไฟฟาครบ 1 ไซเก ล และในการหม นคร งต อ ไป ปรากฏการณทเกดขนกจะไดรปคลนทเหมอนเดม

รปท 6.5 แสดงการหาแรงดนไฟฟาเหนยวนำาในวงของขดลวด

จากรป 6.5 แสดงใหเหนการเคลอนทของขดลวดเคลอนททำาใหเกดคาแรงดนไฟฟาตงแตศนยไปจนถงคาสงสด โดยตำาแหนงของขดลวด X และ Y ทำามม กบระนาบของขดลวด (เสนขนานของสนามแมเหลก ในแนวเดยวกบขดลวดทจะเรมตนหมน) การเคลอนททกตำาแหนงของขดลวด จะตงฉากกบรศมของการเคลอนทและทำามม กบแนวระนาบเสมอ

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

156

Page 8: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

คาแรงดนไฟฟาทเกดขนจะแปรตามความเรวในการเคลอนทของขดลวดตดผานสนามแมเหลก เราให A แทน ทศทางทแทจรงของการเคลอนทของขดลวดและ B แทนดวยสวนประกอบของการเคลอนท ทตงฉากกบ สนามแมเหลกซงความยาวและขนาดของลกศรทเกดขน และถาคาความเรวทเกดขนในการเคลอนทนนเอง คาความเรวทแทจรงกบความเรวทตงฉากกบสนามแมเหลก

B = ความเรวทตงฉากกบสนามแมเหลกA = ความเรวทแทจรงของขดลวด = คา มมทเกดขนจากการเปลยนแปลง จากการ

เคลอนทของขดลวดกบแนวขนานกบสนามแมเหลก มหนวยเปน องศา หรอ เรเดยน

แรงดน e จะเกดขนทกๆ เวลา และจะแปรตามความเรวของ B ทตงฉากกบสนามแมเหลก ซงเปนความสมพนธได ดงน

e B A sin การเคลอนททแทจรงของ A ซงมความเรวรอบ จะมความสมพนธกบ

รศม (r) ของขดลวด X,Y ซงเปนความสมพนธได

โดย คอ ความเรวเชงมมของการเคลอนท มหนวยเปนเรเดยนตอวนาท (rad/s)

r คอ รศมของขดลวดทเคลอนท

ดงนนความเรว A จะแปรตรงตามรศม r เปนสมการใหมได

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

157

B A sin

e = r sin

A = r

Page 9: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

e คอ คาแรงดนไฟฟาทเกดขนr คอ รศมของขดลวด คอ คามมทเกดขนจากการเคลอนทของขดลวดกบ

แนวขนานกบสนามแมเหลก

จากสมการดงกลาว แสดงใหเหนวา คาแรงดนไฟฟากระแสสลบทเกดขน อาศยการเคลอนทของขดลวดตวนำา ตดผานสนามแมเหลกและคาแรงดนทเกดขน จะแปรตรงกบความเรวในการเคลอนททตดผานสนาม แมเหลกและคามมของขดลวดททำาการตอขนานของสนามแมเหลก

3.คาสงสดหรอคายอดคลนของรปคลนไซนคาสงสดหรอคายอดคลนไซน หมายถง ขนาดสงสดทงดานบวกและ

ทางดานลบเทยบกบแกนนอนซงปกตแลวรปคลนไซนทอยในลกษณะ

สมมาตร ขนาดสงสดทางดานบวกและทางดานลบจะเหมอนกนทกประการ และคาสงสดหรอคายอดคลนของรปไซนจะเทากนดวย ดงรปท 6.6

รปท 6.6 คาสงสดหรอคายอดคลนของรปไซน

4.คายอดถงยอดของคลนไซนคายอดถงยอด (Peak to Peak) ของรปคลนไซน หมายถง คาผล

รวมของยอดคลน ทางดานบวกและทางดานลบ หรอคาสงสดจากทางดานบวกไปยงดานลบ

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

158

Page 10: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

E p-p = Emax ดานซกบวก + Emax ดานซกลบ= 2 Emax

5. คาชวขณะของรปคลนไซนคาชวขณะของรปคลนไซน หมายถง ขนาดของรปคลนทเกดขนขณะใด

ขณะหนง เมอเปรยบเทยบกบเวลาอางอง ซงปกตจะใชเวลาเรมตน (to) ดงนนรปคลนไซนกถอวาเปนรปคลนทเปนฟงกชน ของเวลา (t) และรปคลนทเกดขน จงเปนรปคลนชวขณะ ซงเขยนสมการคณตศาสตรไดดงน

เมอ Eab (t) คอ รปคลนซงขณะ ณ เวลาใดๆ มหนวยเปนโวลต (Volt , V)

Emax คอ คาความสงสงสดของรปคลน มหนวยเปนโวลต (Volt , V)

คอ มมของแรงดนไฟฟาทเกดขน ตามฟงกชนของเวลา มหนวยเปนองศา

โดยทวไปเราจะแทน ดวยความเรวเชงมม () จะได

โดย คอ มม มหนวยเปนองศา ( 0 )

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

159

Eab (t) = Emax sin

= t

รปท 6.7 คายอดถงยอดของรป

Page 11: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

คอ ความเรวเชงมม มหนวยเปน เรเดยน / วนาท (rad / s)

จาก (rad) = 180 0

หรอ 3.141592654 (rad) = 180 0

จะได

ดงนน เมอเราแทน ดวย t จะไดสมการใหมคอ

และถาเขยนสมการของกระแสไฟฟา

ตวอยางท 1 จงหาคาแรงดนไฟฟาชวขณะท t = 0.01 s ของสมการแรงดนไฟฟา e = 220 sin 377 tวธทำา

จาก e = 220 sin 377 t = 377 (rad)t = 3.77 (rad)

เปลยน rad ใหเปน องศา = 3.77 (57.3 0)

= 216 0

จะได e = 220 sin 216= 220 ( - 0.588 )= - 70.5 V

คาแรงดนชวขณะของสมการ e = 220 sin 377 t ท t = 0.01 s มคาเทากบ – 70.5 โวลต

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

160

1 (rad) = 57.30

Eab (t) = Emax sin t

Iab = Imax sin t

Page 12: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

6.คาเฉลยของสญญาณไฟฟากระแสสลบคาเฉลย หมายถง คากงกลางของจำานวนทงหมดหรอ

=

นนหมายความวา สมการนจะใชไดกบจำานวนทนบไดเทานน สวนจำานวนทนบไมได เชน คาเฉลยของแรงดนไฟฟาทมคาไมสมำาเสมอ เราจะใชฟงกชนของคณตศาสตรคอการอนทเกรต (Integrate) จงเกดขอบเขต หรอไดคาเฉลยทแนนอนอกดวย

จะได

Eav คอ คาเฉลยของ E (E เปนคาตวแปรใดๆ)T คอ คาบเวลาทตองการหาคาเฉลยE(t) คอ ฟงกชนของตวแปร e ตามเวลา เปนสญญาณทม

คาบเวลา

6.1 การหาคาเฉลยของคลนไซน 1 รอบ ในการเฉลยของคาแรงดนหรอกระแสไฟฟาสลบครบ 1 Cycle

นน คาทไดจะเทากบศนย ดงนจาก e(t) = Em sin (t + )พนททงหมด =

คาเฉลย , Eav =

=

=

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

161

Page 13: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

เมอ = 0 และ = Eav =

=

=

Eav ==

Eav = 0 V

เมอคาเฉลยของรปคลนไซน 1 รอบ จะมคาเทากบศนย ดงนนคาเฉลยของรปคลนไซน จะเฉลยไดในซกใดซกหนงเทานน

6.2 การหาคาเฉลยของคลนไซน ครงรอบ

รปท 6.8 การหาคาเฉลยของคลนไซน ครงรอบ

พนททงหมด =และเนองจากพนทเฉลยในเวลา

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

162

Page 14: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

พนทเฉลย Vav =

=

=====

เนองจาก =

ดงนน Vav =

=Vav = 0.637 Emax

7. คา r.m.s ของรปคลนไซนเนองจากคาเฉลยของกระแสและแรงดนไฟฟากระแสสลบมคาเทากบ

ศนย ดงนนในทางปฏบตจงไดนยามคาของแรงดนและกระแสไฟฟาขนมาใหม คอ คา r.m.s (root mean square) หรอคาประสทธผล

ค า r.m.s คอค าประสทธผล หมายถง ค าไฟฟากระแสตรงของไฟฟากระแสสลบทใหพล งงาน เท าก บ ค าพลงงานทได จากการป อนไฟฟากระแสตรง นนคอ ไฟฟากระแสสลบ จะตองมกระแสทเรยบคาหนงทใหพลงงานได (P = I2 R) นนคอ คา r.m.s ซงจะใหพลงงานไดเหมอนกบคาทถกนำามาใชงานจรงในการจาย คากระแสไฟฟาใหกบโหลด

ให Ieff คอ กระแสคาประสทธผล

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

163

Page 15: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

รปท 6.9 คา r.m.s ของรปคลนไซน

จาก P = I2 R= (Im sin t)2 R=

แต sin2 t = (1-cos2t) P = (1-cos2t)

เนองจาก กำาลงมแตคาบวก ดงนน - cos 2t = 0 P = = I2eff R = I2r.m.s R

ในกรณคา r.m.s อยในรปของแรงดนไฟฟา

เราสามารถหาคา จากวธการแคลคลสได ซงจะไดคาแมนยำากวาดงน

จาก

และ =

=

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

164

Page 16: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

=

= , =

=

=

===

ในกรณท r.m.s ในรปของแรงดนไฟฟา

ตวอยางท 2 เครองกำาเนดไฟฟากระแสสลบ เครองหนงสามารถจายไฟออกมาได 220 V , 50 HZ จงทำาการหา

คาสงสด, คายอดถงยอด, คาเฉลย, คาชวขณะทเวลา 5 ms และ 18 ms

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

165

Page 17: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

รปท 6.10 ตวอยางท 2วธทำากอนอนตองทราบคาเวลา (T) ของรปคลนกอนวา 1 รอบคลนใชเวลาเทาใด

จาก T =T = = 20 ms

a)หาคาสงสดจาก Vm = = = 311.17 Vb) Vp-p = 2 x 311.17 V = 622.34 Vp-pc) Eav = 0.637 Emax = 0.637 x 311.126

= 198.188 Vd) คาชวขณะท 5 ms

e = Emax sin t = 311.17 V sin [2 x 50 HZ x 5 x 10-3 s] = 311.17 V sin [ 1.57 x rad] = 311.17 V sin [1.57 x 57.30] = 311.17 V sin 89.960

= 311.17 V - คาชวขณะท 18 ms

จาก e = Emax sin t = 311.17 V sin [2 x 50 HZ x 18 x 10-3 s]

= 311.17 V sin [ 5.655 x rad] = 311.17 V sin 324.020

= - 182.8 V

ตวอยางท 3 รปแรงดนคลนไซนรปหนงมความถ 50 Hz มคา 10 V ณ มม 300 หลงจาก 0 จงหา

คายอดคลน, คายอดถงยอด, คา rms ของรปคลน

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

166

Page 18: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

วธทำา a) หาคายอดคลนจาก e = Emax sin Emax = = =

20 Vb)หาคายอดถงยอด

Vp-p = 2 Vp = 2 x 20 V = 40 Vc)หาคา rms

จาก Vr.m.s = 0.707 Vp = 0.707 x 20 V = 14.14 V

8. รปคลนและความถความถ (Frequency) หมายถง จำานวนการครบรอบของรปคลน

ภายใน 1 วนาท โดยหนวยของความถคอ เฮรตซ (Hertz , Hz) ซงเปนชอของนกวทยาศาสตรชาวเยอรมน Heinrich Rudolf Hertz การครบรอบของรปคลน เราเรยกวา คาเวลา (Periode) และใชอกษรยอวา T

รปท 6.12 แสดงคาคาบเวลาของรปคลนไซน

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

167

Page 19: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

สญญาณไฟฟากระแสสลบรปอน กมคาเวลาเชนกน เชน

รปท 6.13 แสดงคาคาบเวลาของรปแบบตางๆ

จากความสมพนธของความถและคาบเวลา เปน สมการได

กรณรปคลนไซนความถเปนความถเชงมม

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

168

F =

=

Page 20: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

9.มมเฟสของรปคลนไฟฟากระแสสลบในกรณเราจะแสดงรปคลนไซนหลายรปในแผนระนาบเดยวกน บางครง

การเกดของรปคลนไซนนนๆ เก ดขนไมพรอมกน เนองจากสญญาณไฟฟากระแสสลบเมอผานอปกรณ R L C มมของสญญาณไฟฟากระแส สลบจะเกดการเปลยนแปลง ดงนนการอธบายความสมพนธของรปคลนจะบอกความสมพนธเหลานนโดยใชมมของรปคลน และจำาเปนทสดจะตองมรปคลนใดๆ รปคลนหนงเปนรปคลนไวสำาหรบอางอง โดยทวไปจะใชรปคลนทมมมไม

เปลยนแปลงจากเดม หรอ มมของรปคลน เปน 0 องศา เชนในรปท 6.14 รปคลนอางองคอ E1 สวน E2 และ E3 คอรปคลนทจะนำามาเปรยบเทยบ

รปท 6.14 แสดงความสมพนธทางเฟสของสญญานไฟฟากระแสสลบ

มมเฟส (phase angle หรอ initial phase angle หรอ phase shift) หมายถง มม ณ จดกำาเนดของสญญาณรปนนๆ ดงนนการบอกความสมพนธของรปคลน จะบอกเปนมมตางเฟส ระหวางรปคลนทน ำามาเปรยบเทยบกบรปคลนทอางอง วามมมตางเฟสเทาใด

มมของตางเฟสทเกดขน ถามคามมเปนบวก หมายถง รปคลนทนำามาเปรยบเทยบกบรปคลนอางองเกดกอนหรอนำาหนา (Leading) สวนคามมเปนลบ หมายถงรปคลนทน ำามาเปรยบเทยบกบร ปคลนอางองเกดข น ทหลง หรอลาหลง (Lagging)

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

169

Page 21: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

จากรปท 6.14 สมการของแรงดนไฟฟากระแสสลบจะได

ตวอยางท 4 จงสเกตรปสญญาณจากสมการ e(t) = 311sin (377 t + 600) V และหาคา Emax , , f , T และ ณ เวลา t = 1 msวธทำาจาก e(t) = 311sin (377 t + 600)

จะได Emax = 311 V = 377 rad = 60 0

จาก f = == 60 Hz

จาก T === 16.67 ms

หาคา e(t) ณ เวลา t = 1 msจะได e(t) = 311 sin [(377 x 1 x 10-3 rad) +

600]= 311 sin [ (0.377 x 57.30 ) + 600]= 311 sin 81.60

= 307.66 Vนำาคาทไดมาสเกตรป e(t)

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

170

Page 22: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

รปท 6.15 แสดงการสเกตสญญาน e(t) = 311sin (377 t + 600) V ณ เวลา t = 1 ms

แบบฝกหดบทท 6เรอง สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

จงเลอกคำาตอบทถกตองเพยงขอเดยว

1. รปคลนไซนและแรงดน 10kHz มคาแรงดนสงสด 50V จงหาคา E ก. 20 V ข. 25 V ค. 30 V ง. 35 V

2.จากขอ 1 จงหาคา Eav ก. 15.92 V ข.16.38 V ค. 20.31 V ง. 31.85 V

3. จากขอ 1 จงหาคา Erms ก. 15.92 V ข. 16.38 V ค. 17.67 V ง. 20.31 V

4. กำาหนดให i=7sin20tA จงหาความถ ก. 3.184 Hz ข. 3.636 Hz ค. 5.318 Hz ง. 6.318 Hz

5. จากขอ 4 จงหาคาบเวลา ก. 0.005s ข. 0.125s ค. 0.215s ง.0.314s

6. กำาหนดให e=200sin 377t โวลท จงหาคา rms ก. 1.444 V ข. 14.44 V

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

171

Page 23: หน่วยที่ 2 · Web viewบทท 6 ส ญญานไฟฟ ากระแสสล บและเฟสเซอร สาระสำค ญ ส ญญานท

ค. 144.4 V ง. 1444 V

7. จากขอ 6 จงหาความถ ก. 50.03 Hz ข. 60.03 Hz ค. 70.03 Hz ง. 80.03 Hz

8. เครองกำาเนดสญญาณไฟฟากระแสสลบเครองหนงสามารถจายแรงดนคลนไซนออกมา 5.5 Vrms จงคำานวณหาคาสงสด ก. 0.318 V ข. 6.36 V ค. 7.77 V ง. 10.03 V

9.จากขอ 8 จงหาคาเฉลย ก. 0.318 V ข. 0.636 V ค. 1.414 V ง. 4.949 V

10. กำาหนดให e=24 sin 3770t จงหาคาความถ ก. 400Hz ข. 500Hz ค. 600Hz ง. 700Hz

สญญานไฟฟากระแสสลบและเฟสเซอร

172