Какво е фаза, фазов ъгъл и фазово изместване

Когато говорят за променлив ток, те често работят с такива термини като „фаза“, „фазов ъгъл“, „фазово изместване“. Това обикновено се отнася за синусоидален променлив или пулсиращ ток (получен чрез коригиране синусоидален ток).

Тъй като периодичната промяна в ЕМП в мрежата или токът във веригата е хармоничен колебателен процес, тогава функцията, описваща този процес, е хармонична, тоест синус или косинус, в зависимост от началното състояние на трептящата система.

Аргументът на функцията в този случай е само фазата, тоест позицията на трептящото количество (ток или напрежение) във всеки разглеждан момент от времето спрямо момента на началото на трептенията. А самата функция поема стойността на флуктуиращото количество в същия момент от времето.

Фаза

За да разберем по-добре значението на термина «фаза», нека се обърнем към графиката на зависимостта на напрежението в еднофазна AC мрежа от времето. Тук виждаме, че напрежението се променя от определена максимална стойност Um на -Um, като периодично преминава през нула.

В процеса на промяна напрежението приема много стойности във всеки момент от време, периодично (след период от време T) се връща към стойността, от която е започнал мониторингът на това напрежение.

Можем да кажем, че във всеки момент от време напрежението е в определена фаза, която зависи от няколко фактора: от времето t, изминало от началото на трептенията, от ъгловата честота и от началната фаза. В скоби е пълната фаза на трептене в текущия момент t. Psi е началната фаза.

Фазов ъгъл

Началната фаза се нарича още в електротехниката начален фазов ъгълтъй като фазата се измерва в радиани или градуси, точно както всички нормални геометрични ъгли. Границите на промяна на фазата са в диапазона от 0 до 360 градуса или от 0 до 2 * pi радиани.

На горната фигура може да се види, че към момента на началото на наблюдението на променливото напрежение U стойността му не е била нула, тоест фазата вече е успяла да се отклони от нулата в този пример под определен ъгъл Psi, равен на около 30 градуса или pi / 6 радиана — това е и е началният фазов ъгъл.

Като част от аргумента на синусоидална функция, Psi е постоянна, тъй като този ъгъл се определя в началото на наблюдение на променящото се напрежение и след това по принцип не се променя. Неговото присъствие обаче определя цялостното изместване на синусоидалната крива спрямо произхода.

Тъй като напрежението се колебае допълнително, текущият фазов ъгъл се променя и напрежението се променя с него.

За синусоидална функция, ако общият фазов ъгъл (пълна фаза, като се вземе предвид началната фаза) е нула, 180 градуса (pi радиани) или 360 градуса (2 * pi радиани), тогава напрежението поема нула и ако фазата ъгъл придобива стойност от 90 градуса (pi / 2 радиана) или 270 градуса (3 * pi / 2 радиана), след което в такива моменти напрежението се отклонява максимално от нулата.

Фазово изместване

Обикновено в хода на електрическите измервания във вериги с променлив синусоидален ток (напрежение) едновременно се наблюдават както токът, така и напрежението в изследваната верига. След това графиките на тока и напрежението се изобразяват на обща координатна равнина.

В този случай честотата на промяната на тока и напрежението е идентична, но различна, ако погледнете графиките, техните начални фази. В случая казват за фазовото изместване между ток и напрежение, тоест за разликата между техните начални фазови ъгли.

С други думи, фазовото изместване определя колко една синусоида е изместена във времето от другата. Фазовото изместване, подобно на фазовия ъгъл, се измерва в градуси или радиани. Във фаза синусът, чийто период започва по -рано, е водещ, а този, чийто период започва по -късно във фаза, изостава. Фазовото изместване обикновено се обозначава с буквата Phi.

Фазовото изместване, например, между напреженията върху проводниците на трифазна AC мрежа един спрямо друг е постоянно и равно на 120 градуса или 2 * pi / 3 радиана.