Напряжение постоянного тока и постоянный ток характеризуются величиной и полярностью.
Переменный ток и напряжение промышленной частоты имеют синусоидальную форму
и характеризуются следующими значениями:
1. Мгновенным значением 
.
2. Максимальным (амплитудным, пиковым) значением 
.
3. Постоянной составляющей 
.
4. Средневыпрямленным значением 
, 
.
5. Среднеквадратическим (действующим, эффективным) значением 
, 
.
Мгновенное значение тока (напряжения) – это значение сигнала в заданный момент времени Оно может наблюдаться на осциллографе и быть вычислено по осциллограмме для каждого момента времени.
Максимальным значением напряжения (тока) называют наибольшее мгновенное значение напряжения на протяжении периода Т.
 |
Um+
0 Um-
Пиковое отклонение “вверх” и “вниз” – это соответственно наибольшее и наименьшее мгновенные значения переменной составляющей сигнала на протяжении заданного периода Т.
Разность между максимальным и минимальным значениями сигнала на протяжении заданного периода называется "размахом" напряжения 
Постоянная составляющая (среднее значение) напряжения (тока) является среднеарифметическим мгновенных значений на протяжении периода Т.
. (3)
Величину постоянной составляющей сигнала за период можно найти и графически. Для этого необходимо из площади, находящейся над осью абсцисс 
, вычесть площадь под осью абсцисс 
и полученную разность разделить на период. Иначе: ось времени надо переместить так, чтобы площади, занимаемые кривой напряжения над и под осью абсцисс, были равными.
 |
Отсюда следует, что у всех электрических сигналов, симметричных относительно оси абсцисс (например, синусоидальный сигнал), постоянная составляющая равна 0.
Пример 1. Определить постоянную составляющую сигнала (напряжения), приведенного на рисунке:
а) используем графический способ: размах амплиту-
ды сигнала составит 
. Учитывая,
что для "синуса" размах 
, получим 
,
Следовательно постоянная составляющая сигнала
равна 
, а функция имеет вид:
0 4В 
.
б) определим 
расчётным путём:
,
т.к. интеграл от синуса любого угла за период равен нулю, получим
.
Средневыпрямленное значение – определяется как среднее арифметическое из модуля мгновенных значений
. (4)
При однополярных напряжениях постоянная составляющая равна средневыпрямленному значению (см. ф-лы 3 и 4). Для разнополярных напряжений эти два параметра различны. Так известно, что для гармонического напряжения 
. Рассчитаем 
для такого сигнала:
 |
Следовательно, для гармонического сигнала при
двухполупериодном выпрямлении 
Среднеквадратическим (действующим ) значением напряжения является корень квадратный из среднего значения квадрата мгновенных значений
. (5)
Подставляя 
в формулу (5) и используя подстановку 
можно получить для гармонического сигнала 
.
Связь между амплитудой (максимальным значением) и среднеквадратическим значением при любой форме изменения мгновенных значений определяется формулой
, (6)
где 
- коэффициент амплитуды. Для синусоидального напряжения 
.
Между среднеквадратическим и средневыпрямленным значениями напряжения существует связь:
(7)
- коэффициент формы. Для синусоидального напряжения можно получить
1
Подставляя в формулу (7) формулу (6) получим зависимость между амплитудным и средневыпрямленными значениями гармонического сигнала
(8)
При определении среднеквадратического напряжения для сигналов несинусоидальной формы пользуются той же формулой (5) подставляя в качестве подынтегральной функции заданную форму напряжения.
Однако, для определения среднеквадратичного значения можно заданное напряжение разложить в ряд Фурье, определив среднеквадратическое значение каждой гармоники Ui и постоянную составляющую U0. Тогда среднеквадратическое значение несинусоидального напряжения Uск составит
.
Средневыпрямленное значение находят по формуле (4), а максимальное значение по формулам (6) и (8).
Для некоторых часто встречающихся форм напряжения известны и табулированы их значения 
и 
. Например, для напряжения пилообразной формы можно получить при подстановке u(t)= 
t:
Ucр
; 
0 Тс
Пример 2. Рассмотрим определение значений Uск, , 
для импульсных напряжений:
, где 
- скважность импульсов.
|
|
, подставляя Um=Uск 
, получим 
.
Следовательно, постоянная составляющая равна или.
|
.
Для импульсных однополярных сигналов
