一、紋波定義
紋波的成分較為復(fù)雜,它的形態(tài)一般為頻率高于工頻的類似正弦波的諧波,另一種則是寬度很窄的脈沖波。由于直流穩(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而形成的,這就不可避免地在直流穩(wěn)定量中多少帶有一些交流成份,這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱之為紋波。對(duì)于不同的場(chǎng)合,對(duì)紋波的要求各不一樣。對(duì)于電容器老練來說,無論是那一種紋波,只要不是太大,一般對(duì)電容器老練質(zhì)量不會(huì)構(gòu)成影響。而對(duì)程控機(jī)電源或音響設(shè)備中所使用的電源,由于寬度很窄的脈沖沒有足夠的能量來推動(dòng)喇叭的紙盆或話機(jī)的聽筒而形成雜音。因此對(duì)于這種窄脈沖的要求可以放寬。
而對(duì)于音頻范圍內(nèi)的類似正弦波的紋波信號(hào),雖然其幅度不是太高,但其能量卻使喇叭或聽筒發(fā)生嗡嗡的雜音。因此對(duì)這種形態(tài)的紋波應(yīng)有一定的要求,而對(duì)于用于一些控制的場(chǎng)合,由于窄脈沖達(dá)到一定的高度會(huì)干擾數(shù)字或邏輯控制部件,使設(shè)備運(yùn)行的可靠性降低,因此對(duì)這種窄脈沖的幅度應(yīng)有一定的限制,而對(duì)類似正弦波的紋波,一般由于其幅度較低,對(duì)控制部件的干擾不大。
紋波的表示方法可以用有效值或峰值來表示,可以用絕對(duì)量,也可以用相對(duì)對(duì)量來表示。例如一個(gè)電源工作在穩(wěn)壓狀態(tài),其輸出為100V5A,測(cè)得紋波的有效值為10mV,這10mV就是紋波的絕對(duì)量,而相對(duì)量即 紋波系數(shù)=紋波電壓/輸出電壓=10mv/100V=0.01%,即等于萬分之一。
紋波就是一個(gè)直流電壓中的交流成分。直流電壓本來應(yīng)該是一個(gè)固定的值, 但是很多時(shí)候它是通過交流電壓整流、濾波后得來的,由于濾波不干凈,就會(huì)有剩余的交流成分,即便如此,就是用電池供電也因負(fù)載的波動(dòng)而產(chǎn)生波紋。事實(shí)上,即便是最好的基準(zhǔn)電壓源器件,其輸出電壓也是有波紋的。
要體驗(yàn),可以用示波器來看,就會(huì)看到電壓上下輕微波動(dòng),就 像水紋一樣,所以叫做紋波。
一般使用交流毫伏表來測(cè)量紋波電壓,因?yàn)榻涣骱练碇粚?duì)交流電壓響應(yīng),并且靈敏度比較高,可測(cè)量很小的交流電壓,而紋波往往是比較小的交流電壓。如果沒有交流毫伏表,也可使用示波器來測(cè)量。將示波器的輸入設(shè)置為交流耦合,調(diào)整Y軸增益,使波形大小合適, 讀出電壓值,可估算出紋波電壓的大小。
紋波電壓會(huì)影響系統(tǒng)的工作,帶來噪聲。所以電源要有足夠的濾波措施, 以將紋波限制在一定的幅度以內(nèi)。
2. 紋波(ripple)與諧波的比較
諧波簡(jiǎn)單地說,就是一定頻率的電壓或電流作用于非線性負(fù)載時(shí),會(huì)產(chǎn)生不同于原頻率的其它頻率的正弦電壓或電流的現(xiàn)象。
紋波是指在直流電壓或電流中,疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量。
它們雖然在概念上不是一回事,但它們之間有聯(lián)系。如電源上附加的紋波在用電器上很容易產(chǎn)生各頻率的諧波;電源中各頻率諧波的存在無疑導(dǎo)致電源中紋波成分的增加。
除了在電路中我們所需要產(chǎn)生諧波的情況以外,它主要有以下主要危害:
1、使電網(wǎng)中發(fā)生諧振而造成過電流或過電壓而引發(fā)事故;
2、增加附加損耗,降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率和設(shè)備利用率;
3、使電氣設(shè)備(如旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電容器、變壓器等)運(yùn)行不正常,加速絕緣老化,從而縮短它們的使用壽命;
4、使繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及許多用電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正常或不能正常動(dòng)作或操作;5、使測(cè)量和計(jì)量?jī)x器、儀表不能正確指示或計(jì)量;
6、干擾通信系統(tǒng),降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量,破壞信號(hào)的正常傳遞,甚至損壞通信設(shè)備。
紋波的害處:
1、容易在用電器上產(chǎn)生諧波,而諧波會(huì)產(chǎn)生較多的危害;
2、降低了電源的效率;
3、較強(qiáng)的紋波會(huì)造成浪涌電壓或電流的產(chǎn)生,導(dǎo)致燒毀用電器;
4、會(huì)干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系,影響其正常工作;
5、會(huì)帶來噪音干擾,使圖像設(shè)備、音響設(shè)備不能正常工作。
總之,它們?cè)谖覀儾恍枰牡胤匠霈F(xiàn)都是有害的,需要我們避免的。對(duì)于如何抑制和去除諧波和紋波的方式方法有很多,但想完全消除,似乎是很難辦到的,我們只有將其控制在一個(gè)允許的范圍之內(nèi),不對(duì)環(huán)境和設(shè)備產(chǎn)生影響就算達(dá)到了我們的目的。
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