در دنیای امروزی، برق به یکی از اعضای لاینفک زندگی تبدیل شده است و با توجه به نیاز گسترده در این زمینه، تکنسین‌های زیادی وارد این عرصه می‌شوند. لازمه‌ی ورود به این زمینه، شناخت دو اصل مهم برق یعنی ولتاژ و جریان می‌باشد. در این مطلب همراه ما باشید تا در رابطه با این دو اصل مهم، مطالبی را برای شما بازگو کنیم.

جریان الکتریکی چیست؟

جریان الکتریکی از المان‌های مهم در زمینه‌ی برق است که یک تکنسین به خوبی باید با آن آشنا باشد. جریان به دو دسته‌ی، جریان مستقیم (Dc) و جریان متناوب (Ac) تقسیم می‌شود. تکنسینی می‌تواند موفق باشد که اهمیت اندازه‌گیری دقیق جریان برای محافظت از رساناها و عایق‌ها و همچنین محافظت در برابر گرمای تولید شده توسط قطعات و اطمینان از عملکرد مناسب آن‌ها را به خوبی بشناسد.

اندازه‌گیری جریان الکتریکی به چه صورت است؟

اندازه‌گیری جریان مستقیم (DC) بسیار راحت است و پیچیدگی خاصی ندارد؛ به طوری که می‌توان از یک مولتی‌متر یا آمپی‌متر برای این کار استفاده کرد و عددد نمایش داده شده روی نمایشگر مولتی متر، دقیقا مقدار جریان جاری شده است.

برخلاف مقدار جریان مستقیم، اندازه‌گیری مقدار جریان متناوب (Ac) به این راحتی نخواهد بود؛ و این پیچیدگی به دلیل متغیر بودن جریان متناوب است. راحت‌ترین شکل برای توصیف جریان متناوب (Ac) رسم به شکل موج سینوسی است. در موج سینوسی دامنه به شکل پریودیک با زمان، دائما در حال تغییر است.حال سوال این است که اندازه‌گیری دقیق این مقدار جریانی که دائما درحال تغییر است، چگونه میسر است؟!

اندازه‌گیری جریان متناوب روش اندازه ‌گیری RMS

یک روش برای اندازه‌گیری جریان متناوب، روش مقدار میانگین است که مقدار متوسط جریان را اندازه‌گیری می‌کند؛ که به طور کلی مقدار متوسط همیشه ۶۳۶/۰ برابر مقدار اوج دامنه است.

اما روش دیگری که به صورت غیر مستقیم جریان متناوب را با آن در لحظه اندازه‌گیری می‌کنیم، روش اندازه گیری RMS است. در این روش از گرمای تولید شده در المان استفاده می‌کنیم. اگر جریان ما به طور مکرر تغییر کند یا جریان ما متغیر با زمان باشد مانند جریان متناوب (Ac)، گرمای تولید شده متناسب با میانگین مربع جریان اعمالی در مقاومت است.

به این روش Root Mean Square جریان یا اندازه گیری RMS نیز می‌گویند. در شکل موج سینوسی کامل مقدار جریان یا ولتاژ RMS همراه ۷۰۷/۰  برابر جریان یا ولتاژ اوج دامنه است.

کاربرد RMS چیست؟

RMS مخفف کلمه Root Mean Square و به معنای جذر میانگین مربع است. به عنوان مثال مقدار RMS یک جریان متناوب (Ac) برابر است با مقداری که اگر جریان مستقیم به همان اندازه داشته باشیم، در اثر عبور از مقاومت معینی همان مقدار حرارت را ایجاد می‌کند که جریان متناوب ایجاد کرده است. در واقع RMS، جذر میانگین مربع مقدار لحظه‌ای یک تابع درجه دوم است.

اندازه‌ گیری RMS چندان قابل اطمینان و اعتماد نیست؛ زیرا امروزه جریان شامل هارمونیک و نویزهای زیادی مانند AWGN، شات و… است و سبب می‌شود شکل موج هرگز کامل نباشد.

اندازه گیری True Root Mean Square یا True RMS از فرمول‌های ریاضی پیچیده‌تری استفاده می‌کند و مقدار خطای اندازه‌گیری را تا حد مطلوبی کم می‌کند و از جمله مقایسه RMS و TRUE RMS در این است که TRUE RMS به واقعیت مقدار نزدیک‌تر است.

اندازه گیری TRUE RMS

برای به دست آوردن اندازه گیری TRUE RMS، می‌توان گرمای حاصل از بار در مقاومت ثابت را اندازه‌گیری کرد که منتج به یک اندازه گیری TRUE RMS می‌شود.

نحوه‌ی کلی کارکرد مولتی‌مترها در TRUE RMS برای اندازه‌گیری دقیق مقدار جریان یا ولتاژ متناوب بدین صورت است با یک میتر TRUE RMS اندازه‌گیری صورت می‌گیرد؛ و مقادیر ولتاژ یا جریان لحظه ای را به توان ۲ می‌رساند. در مرحله‌ی بعد در بازه‌ای از زمان از این مقادیر میانگین می‌گیرد و بعد مقدار جذر این میانگین را نمایش می‌دهد.

مولتی مترهای TRUE RMS مقدار دقیق‌تری را نمایش می‌دهند، در نتیجه زمان بیشتری برای پردازش لازم دارند تا نتایج حاصل را نمایش دهند.

محاسبه به روش TRUE RMS در دستگاه‌هایی کاربرد دارد که به مقدار نزدیک به واقعیت نیاز دارند و حساسیت بالایی دارند؛ مانند مولتی‌مترها، کلمپ میترها و…

مقایسه RMS و TRUE RMS

هر دو نوع اندازه گیری RMS و TRUE RMS قابلیت اندازه‌گیری ولتاژ و جریان Ac با شکل موج سینوسی کامل را دارند؛ اما در مقایسه RMS و TRUE RMS، نقطه تمایزشان در اندازه‌گیری شکل موج‌های غیر سینوسی یا به عبارتی شکل موج های سینوسی نویزدار و تغییر یافته است.

در این حالت دستگاه‌های TRUE RMS به درستی اندازه‌گیری می‌کنند اما اندازه گیری RMS معمولا دارای خطاهای قابل توجهی می‌باشد. در جدول زیر به خطاهای اندازه‌گیری شده در شکل موج های غیر سینوسی یا سینوسی نا متقارن که توسط مولتی‌مترهای RMS و TRUE RMS اندازه‌گیری شده، می‌پردازیم.

مقایسه RMS و TRUE RMS

کاربرد مولتی‌مترهای RMS و TRUE RMS

مولتی‌مترهای RMS و TRUE RMS در کامپیوترها، HVACها، محیط‌های solid-state و خطوط برق کاربرد فراوانی دارند؛ و دلیل استفاده از TRUE RMS دقت و نزدیک به واقعیت بودن آن است.

بقیه‌ی مولتی‌مترها در جریان یا ولت‌های Dc کاربرد دارند و یا در دقت و خطای اندازه‌گیری تا اندازه‌ای قابل قبول‌اند که از مولتی‌مترهای RMS استفاده نمایند.