Wechselstromsysteme haben viel mehr Einheiten, Begriffe, Messungen, interessante Wellenformen und Mathematik, um ihr Verhalten zu beschreiben. Alle hier vorgestellten Formeln dienen nur als Referenz und Validierung. Die Absicht dieses Papiers ist es, das Konzept zu vermitteln, ohne ernsthaft mit Zahlen rechnen zu müssen. Alle Begriffe und Formeln sind miteinander verwoben, sodass es schwierig ist, einen Fluss von einem Thema zum anderen zu schaffen, ohne ein bisschen herumzuspringen.

Im Allgemeinen ist es das Ziel des Energieversorgungsunternehmens, Ihrem Gebäude eine Sinusspannung mit einer festen Frequenz, einer festen Spannung und idealerweise rein und ohne Oberwellen bereitzustellen.

Die Frequenz gibt an, wie viele Zyklen in 1 Sekunde abgeschlossen werden. Die Einheit für die Frequenz ist (Hz). In den USA arbeitet unser Netz mit 60 Hz, AKA 60 Zyklen pro Sekunde. Die zeitliche Dauer eines vollständigen Zyklus wird als Periode bezeichnet. Typischerweise wird die Frequenz auf +/- 2 % (typisch +/- 0,1 Hz) garantiert. Wenn das Dienstprogramm 15 Minuten am Tag damit verbringt, 59,5 Hz zu senden, wird es im Allgemeinen versuchen, auch 15 Minuten am Tag mit 60,5 Hz zu verbringen, um dies auszugleichen. Viele ältere analoge Wanduhren wurden von der Netzfrequenz getrieben, weil das Gitter im Allgemeinen nur so gut ist.

Das Energieversorgungsunternehmen hat das Ziel, Spannung mit sehr guter Regulierung zu liefern. Wenn Sie das System mit hoher Stromlast belasten, sollte die Spannung nur sehr wenig abfallen. Typischerweise beträgt die Spannungsregulierung bis zu einem Gebäudeeingang +/- 3 %. Wenn Sie einen Kunden besuchen, achten Sie darauf, was vor Ort vor sich geht. Wenn Sie bemerken, dass die Lichter schwächer werden, wenn eine Hochleistungslast mit Strom versorgt wird, haben Sie eine schlechte Spannungsregelung.

Ein weiteres Ziel ist es, eine Spannung mit möglichst geringer harmonischer Gesamtverzerrung (THD%) zu liefern, um eine nahezu perfekte AC-Sinuswelle zu erhalten. Eine reine Sinuswelle enthält überhaupt keine Oberwellen. Jeder harmonische Inhalt verändert die Form der gelieferten Spannungswellenform, und das ist im Wesentlichen die Definition von Verzerrung. Gemäß IEEE-519-1992 muss das Versorgungsunternehmen im Allgemeinen eine Spannung mit weniger als 5 % THD bis zum Point of Common Coupling liefern.

(PCC) Der PCC ist im Grunde der Verteilerknoten mit der niedrigsten Spannung, den Sie und ein benachbartes Gebäude gemeinsam nutzen. Siehe IEEE-519-1992.

Dabei ist (t) der Zeitintervallvektor und (f) die Frequenz, p = 3,14159, (t) die Zeit entlang der X-Achse und VPEAK die höchste Spannung an der Spitze der Sinuswellenspitze.

Die Sinuswelle oben in Abbildung 2 wurde perfekt erzeugt, enthält keine Harmonischen und wird über 2 vollständige Zyklen gezeigt. In lockeren Gesprächen beziehen sich Ingenieure kaum jemals auf die Sinuswelle in Abbildung 2 mit Gleichung (5). Es sollte einfach als Sinuswelle mit 120 VRMS und 60 Hz bezeichnet werden. So sollte die Spannung aus Ihrer Steckdose zu Hause aussehen, wenn Sie sie auf einem Oszilloskop betrachten.

Da die Wellenform rein ist und keine Oberwellen enthält, kann man die folgende einfache Formel verwenden, um den RMS- oder Effektivwert aus der Wellenform zu berechnen:

Denken Sie daran, dass Formel (6) nur für reine Sinuswellen wirksam ist! Sobald die Wellenformen Obertöne enthalten und kaum sichtbar verzerrt sind, liefert die einfache Gleichung keine brauchbaren Ergebnisse mehr.

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