没有过零的正弦波(或任何信号)是否仍被视为交流?

电器工程 交流
2022-01-23 19:52:34

这个问题很可能归结为语义。我和一个朋友正在讨论他的 EE 导师提出的一个观点,即如果你考虑太阳能电池板超过几天的输出,它实际上是一个循环波,因此在那个时间尺度上是 AC。我不同意这一点,并说它仍然是 DC,尽管输出可变。

现在,虽然我同意考虑更长的测量周期并向学生解释如何得出结论它是带有 DC 偏移或其他东西的 11.6 µHz 信号是有用的,但我认为将其标记为 AC 是一种误导。

输出电压始终为正或零 - 除非您参考除面板端子之一之外的某个任意点测量该信号。为了获得负电压,必须参考中点(例如两个串联面板之间)进行测量。

我将低于 1-Hz 的“信号”示例比作类比,并坚持认为它有些用处,但仅与水类比对解释电现象的作用一样多。

在任何情况下,如果我测量一个没有发生极性反转的信号(在任何时间尺度上),它应该被认为是 AC 吗?如果是这样,“交替”仅仅是描述幅度/电压的变化吗?同样,如果是这样,是否不需要将由于极性反转而导致的电流反转视为交流电?

(一个相关问题询问方波是否仍被视为 DC。也许我的问题的简短版本是:“没有过零的方波或正弦波仍然被视为 AC 吗?”)

4个回答

这已经在这个网站上多次讨论(争论),结果总是是和否。我自己的看法是:

  1. 如果极性从未真正反转,那么它不是交流电。
  2. 同时,我们可以将其表示为具有较大 DC 偏移的 AC。
  3. 或者,我们可以将其表示为叠加有 AC 纹波波形的 DC。

我不会费心为此争论 - 请评论者注意。选择最适合您正在执行的分析或对特定情况最直观的视图。

好的,我会咬的。

tl; 博士:没有。PV输出是间歇性直流,但它从不反转(交替),所以它不是交流。

有一系列案例/类别需要考虑:

  1. '纯' DC(根本没有时变分量 - 几乎不可能)
  2. 带有交流分量的直流(无电流反转 - 描述大多数直流信号)
  3. 带有直流分量的交流电(一些电流反转,但带有直流偏置)
  4. “纯”交流电(电流反转,直流偏置为零)

所描述的信号(每日 PV 输出变化)不适合“纯”类别 1 或 4。此外,它实际上从未反转,因此“AC”类别 3 或 4 都不适用。

这给我们留下了第 2 类,即具有随时间变化的交流分量的直流电流。PV 输出是一个间歇性 DC 信号,其基线输出对应于“黑暗”时期,该时期可能低至零安培,但绝不是负值。

换句话说,试图将光伏输出描述为“交流”非常不切实际。我同意你的结论,即将 PV 输出标记为“AC”是不正确的,但出于不同的原因:电流永远不会“交替”。该交流分量的频率无关紧要。

我自己对此的看法是查看您感兴趣的电路中节点的实际电流。

如果电压上下摆动并且电流间歇性地反转方向,则它是交流电。

如果电压上下摆动,但电流保持在同一方向且幅度变化,则它是脉动直流。

交流和直流

无论如何,如果我测量一个没有发生极性反转的信号(在任何时间尺度上),它应该被认为是交流电吗?

这取决于上下文。如果“信号”代表太阳能电池板的绝对输出电压或电流,则它是直流电。但是,如果您正在寻找的“信号”是(例如)相对于太阳能电池板平均输出的电压变化,那么它可以被认为是 AC 骑在 DC 基线上。太阳能装置可能永远不需要这种分类,但在其他电路中通常是必要的。

模拟视频是“DC”信号的一个示例,因为电平是相对于固定电压而不是波形的平均电压。这是必需的,因为图像的平均亮度取决于其中明暗部分的数量,这可能会因构图而异。

在计算机视频显示器上,RGB 视频的通常范围是从 0 V(黑色)到最大亮度时的 0.7 V。如果视频卡可以将变化的直流电压直接发送到显示器,这很好用,但如果信号通过不保持直流电平的介质发送,则会出现问题。虽然 RGB 信号被认为是 DC,但当通过放大器等时,它们实际上可能是 AC。然后,当显示器接收到信号时,必须使用“直流恢复器”将它们转换回直流电,该“直流恢复器”使用屏幕左右两侧消隐区域中的(最初为 0 V)信号电压作为参考。

信号被认为是直流还是交流的主要区别在于它是否具有固定的直流参考电压或是否与波形的平均值对齐。通过电容器或变压器传输的信号电压称为交流电,即使实际电压可能始终高于(或低于)地线。当然,通过这些耦合组件的电流始终是交流电,因为它交替地前后流动。

对于权力,它是不同的。AC的字面意思是“交流电”,最初是指发电机。交流电源预计会从正电压切换到负电压,使用它的设备必须为其设计。预计直流电源始终具有相同的极性,但不一定始终具有相同的电压。直流或交流电源可以接受并提供电流。在直流电源中,这种“反向”电流不属于交流电,因为它不会从一个方向交替到另一个方向。

由于太阳能电池板产生直流电压和电流,因此其功率输出被归类为直流,而不是交流。但是,如果绝对电压不重要,例如,输出的变化分量可以归类为交流信号。用于用作调制光接收器的小型太阳能电池板。