実効値電圧計算機
正弦波、矩形波、三角波、のこぎり波のピーク値やピークツーピーク値を実効値に換算し、対応する電圧を表示します。
実効値電圧の換算
入力電圧の種類と波形を選び、測定した振幅を入力してください。
実効値電圧について
二乗平均平方根で求める電圧は、変動する電気波形の実効値を表します。一周期全体の瞬時電圧を二乗し、その平均を取って平方根を求めると定義されます。抵抗が一定なら発熱は電圧の二乗に比例するため、実効値は抵抗負荷に同じ平均電力を与える直流電圧に相当します。
ゼロを中心とする純粋な正弦波では、実効値はピーク電圧を二の平方根で割った値です。ピークツーピーク電圧は負のピークから正のピークまでの幅なので、ピーク振幅の二倍です。したがってピーク325 Vの正弦波は、約229.81 V RMS、ピークツーピーク650 Vに相当します。この関係は商用電源、音声信号、ファンクションジェネレーター、オシロスコープ測定で広く使われます。
波形によって一周期のうち最大振幅付近にある時間の割合が違うため、波形の形が重要です。対称な矩形波は正または負のピーク値を維持するので、実効値はピーク値と等しくなります。対称な三角波は両極値間を直線的に変化し、実効値はピーク値を三の平方根で割った値です。この理想モデルでは、ゼロを中心に直線的に掃引するのこぎり波も同じ除数を使います。
計算機はまずピークツーピーク入力を二で割ってピーク振幅に変換します。次に選択した波形の係数を適用し、実効値、ピーク値、ピークツーピーク値を同時に表示します。これらの式は直流オフセットのない理想的な周期波形を前提としています。直流成分、ノイズ、ひずみ、不規則なパルスを含む信号は、サンプルデータから真の実効値を求めるか、真の実効値対応計器で測定してください。
実効値の定格は、電源電圧の比較、抵抗の発熱見積もり、絶縁の選定、計器表示の解釈に役立ちます。ただし、それだけで周波数、位相、クレストファクター、過渡特性は分かりません。換算前に公表値が実効値、ピーク値、ピークツーピーク値のどれかを確認してください。安全性や部品選定では最大瞬時電圧も考慮します。絶縁や半導体の限界は、平均電力ではなくピーク時のストレスで決まることが多いためです。
実効値電圧の計算例
| 入力 | 換算値 | 解説 |
|---|---|---|
| ピーク325 Vの正弦波 | 229.8097 V RMS | ピーク値を二の平方根で割ります。 |
| ピークツーピーク20 Vの矩形波 | 10 V RMS | ピーク値は10 Vで、矩形波の実効値はピーク値と同じです。 |
| ピーク12 Vの三角波 | 6.9282 V RMS | ピーク値を三の平方根で割ります。 |
| ピークツーピーク30 Vののこぎり波 | 8.6603 V RMS | ピーク15 Vに換算してから三の平方根で割ります。 |
実効値電圧の計算方法
- 既知の測定値がピーク電圧かピークツーピーク電圧かを選びます。
- 信号に合う波形を選びます。
- 電圧の振幅をボルトで入力します。
- 「実効値を計算」を選び、対応する実効値、ピーク値、ピークツーピーク値を確認します。
実効値電圧のよくある質問
実効値電圧はなぜ便利なのですか?
交流電圧が抵抗負荷に与える電力の効果を表します。同じ発熱を生じるという基準で交流と直流を比較できます。
家庭用電圧は実効値ですか、ピーク値ですか?
商用電源の定格電圧は通常、実効値です。公称230 Vの正弦波電源は、理想条件で約325 Vのピーク値になります。
波形の形が実効値に影響するのはなぜですか?
実効値は最大値だけでなく波形全体で決まります。矩形波は正弦波や三角波より長くピークの大きさを保つため、ピーク値に対する実効値の比が大きくなります。
直流オフセットに対応していますか?
いいえ。換算はゼロを中心とする波形を前提としています。直流オフセットがある場合は、交流実効値と直流成分の二乗和の平方根を取るか、サンプル値を解析してください。
ピーク値とピークツーピーク値の違いは?
ピーク電圧はゼロから片方の極値まで、ピークツーピーク電圧は両極値間を測ります。ゼロ中心の対称波形では後者がピーク値の二倍です。