Период и честота на променлив ток

Този термин «променлив електрически ток» трябва да се разбира като ток, който се променя във времето по всякакъв начин, в съответствие с концепцията за «променливо количество», въведена в математиката. В електротехниката обаче терминът «променлив електрически ток» влезе в смисъла на електрически ток, вменен в посока (за разлика от електрически ток с постоянна посока) и следователно по величина, тъй като е физически невъзможно да си представим промени в електрическия ток в посоката без съответни промени в величината.

Движението на електроните в проводник, първо в едната посока, а след това в другата, се нарича едно колебание на променлив ток. След първото трептене следва второто, след това третото и т. Н. Когато токът в проводника се колебае около него, възниква съответно трептене на магнитното поле.

Времето на едно трептене се нарича период и се обозначава с буквата Т. Периодът се изразява в секунди или в единици от части от секундата. Това са: хилядна от секундата — милисекунда (ms), равна на 10-3 s, милионна част от секундата — микросекунда (μs), равна на 10-6 s, а милиардна част от секундата е наносекунда (ns), равна на 10-9 с.

Характеризиращо се важно количество променлив ток, е честотата. Той представлява броя на трептенията или броя на периодите в секунда и се обозначава с буквата f или F. Единицата за честота е херцът, кръстен на немския учен Г. Херц и съкратен с буквите Hz (или Hz). Ако за една секунда настъпи едно пълно трептене, тогава честотата е равна на един херц. Когато в рамките на секунда се появят десет вибрации, честотата е 10 Hz. Честотата и периодът са взаимни:

и

При честота 10 Hz периодът е 0,1 s. И ако периодът е 0,01 s, тогава честотата е 100 Hz.

Честотата е най -важната характеристика на променлив ток.Електрическите машини и променливотоковите устройства могат да работят нормално само на честотата, за която са проектирани. Паралелната работа на електрически генератори и станции в обща мрежа е възможна само при една и съща честота. Следователно във всички страни честотата на променлив ток, произвеждана от електроцентрали, е стандартизирана от закона.

В електрическа мрежа с променлив ток честотата е 50 Hz. Токът преминава петдесет пъти в секунда в една посока и петдесет пъти в обратна посока. Той достига своята стойност на амплитуда сто пъти в секунда и става равна на нула сто пъти, тоест променя посоката си сто пъти, когато пресича нулевата стойност. Лампите, свързани към мрежата, угасват сто пъти в секунда и светват по -ярко същия брой пъти, но окото не забелязва това поради визуалната инерция, тоест способността да запазва получените импресии за около 0,1 s.

При изчисляване с променливи токове те използват и ъгловата честота, тя е равна на 2pif или 6.28f. Не трябва да се изразява в херци, а в радиани в секунда.

С приетата честота на индустриален ток от 50 Hz, максималната възможна скорост на генератора е 50 r / s (p = 1). Турбинните генератори са изградени за този брой обороти, т.е.генератори, задвижвани от парни турбини. Броят на оборотите на хидравличните турбини и задвижваните от тях хидрогенератори зависи от природните условия (предимно от налягането) и се колебае в широки граници, като понякога намалява до 0,35 — 0,50 оборота / сек.

Броят на оборотите оказва голямо влияние върху икономическите показатели на машината — размери и тегло.Хидрогенераторите с няколко оборота в секунда имат външен диаметър 3 до 5 пъти по -голям и тежат в пъти повече от турбинните генератори със същата мощност с н = 50 оборота. В съвременните алтернатори тяхната магнитна система се върти, а проводниците, в които се предизвиква ЕРС, се поставят в неподвижната част на машината.

Променливите токове обикновено са разделени по честота. Токове с честота по -малка от 10 000 Hz се наричат ​​нискочестотни токове (LF токове). За тези токове честотата съответства на честотата на различните звуци на човешкия глас или музикални инструменти и затова те се наричат ​​иначе аудиочестотни токове (с изключение на токове с честота под 20 Hz, които не съответстват на аудио честоти). В радиотехниката нискочестотните токове се използват широко, особено при радиотелефонното предаване.

Основната роля в радио комуникацията обаче играят променливите токове с честота над 10 000 Hz, наречени високочестотни токове или радиочестоти (HF токове). За измерване на честотата на тези токове се използват мерните единици: килохерц (kHz), равен на хиляда херца, мегагерц (MHz), равен на милион херц, и гигагерц (GHz), равен на милиард херц. В противен случай килохерц, мегахерц и гигагерц означават kHz, MHz, GHz. Токове с честота от стотици мегахерци и по-високи се наричат ​​свръхвисоки или свръхвисокочестотни токове (UHF и UHF).

Радиостанциите работят с помощта на ВЧ променливи токове с честота стотици килохерца и по -висока. В съвременното радиотехника токове с честота милиарди херца се използват за специални цели и има устройства, които могат точно да измерват такива свръхвисоки честоти.