Základy střídavého proudu — proč „230 V" v zásuvce ve skutečnosti špičkuje na 325 V
Klíčová myšlenka
U stejnosměrného proudu napětí stojí: stálý tlak jedním směrem, jako DC obvody, kterými jsme začínali. Střídavý proud místo toho kmitá sinusově — polarita se mění 50krát za sekundu (50 Hz v Evropě) a okamžité napětí se v každém okamžiku mění. Co tedy vůbec znamená „230 V" na zásuvce?
Znamená to RMS — efektivní hodnotu (root mean square). Vezměte sinusovku, umocněte ji (všechno bude kladné), zprůměrujte, odmocněte. Výsledkem je stejnosměrné napětí, které by v odporu dodalo přesně stejný topný výkon. RMS je férový směnný kurz mezi AC a DC. Pro čistou sinusovku:
V_rms = V_peak / √2 ≈ 0,707 × V_peak
Síť 230 V RMS tedy špičkuje mezi +325 V a −325 V. Stejný vztah √2 platí pro proud (I_rms = I_peak/√2) a právě to dělá výpočty s AC tak pohodlnými: dokud je všechno v RMS, známé vzorce přežívají nedotčené — P = V_rms × I_rms pro odporovou zátěž.
Příklad z praxe
Rozeberte jakoukoli nabíječku telefonu nebo napájecí zdroj počítače. Usměrní síť 230 V RMS a výsledek uloží na vyrovnávací kondenzátor — který se nabije na špičku, tedy zhruba 325 V DC, ne 230 V. Přesně proto je malý kondenzátor uvnitř nabíječky hodnocen na 400 V a proč servisní technici kondenzátor vybijí, než do zařízení lezou: „malé" zařízení drží potenciálně smrtelných 325 V i po vytáhnutí ze zásuvky. Stejná špičková logika určuje předpisy pro izolaci všude — síťové vedení se testuje hodně nad 325 V, protože izolace nikdy nemá volno.
Častá chyba
Míchat typy hodnot v jednom výpočtu, nebo věřit nápisu „RMS" na levném multimetru. Levný multimetr měří průměr usměrněné vlny a násobí činitelem 0,707 — správně pouze pro čistou sinusovku. Podánte mu rozříznutý průběh stmívané lampy nebo zhruba čtvercový výstup měniče a údaj může být mimo o 10–30 %. Pro cokoli nesinusového potřebujete true-RMS multimetr. A při práci s Ohmovým zákonem: buď vše v RMS, buď vše ve špičkách — nikdy napůl.