Periode en frequentie van wisselstroom

Deze term "elektrische wisselstroom" moet worden opgevat als een stroom die in de loop van de tijd op enigerlei wijze verandert, in overeenstemming met het concept van "variabele grootheid" dat in de wiskunde is geïntroduceerd. In de elektrotechniek kreeg de term «elektrische wisselstroom» echter de betekenis van een elektrische stroom die wordt toegerekend in een richting (in tegenstelling tot elektrische stroom met een constante richting) en dus in grootte, aangezien het fysiek onmogelijk is om richtingsveranderingen in elektrische stroom voor te stellen zonder overeenkomstige veranderingen in grootte.

De beweging van elektronen in een geleider, eerst in de ene richting en dan in de andere, wordt een wisselstroomtrilling genoemd. De eerste trilling wordt gevolgd door de tweede, dan de derde, enz. Wanneer de stroom in de draad eromheen oscilleert, treedt een overeenkomstige trilling van het magnetische veld op.

De tijd van één trilling wordt de periode genoemd en wordt aangeduid met de letter T. De periode wordt uitgedrukt in seconden of in eenheden van fracties van een seconde.Dit zijn: een duizendste van een seconde is een milliseconde (ms) gelijk aan 10-3 s, een miljoenste van een seconde is een microseconde (μs) gelijk aan 10-6 s, en een miljardste van een seconde is een nanoseconde (ns ) gelijk aan 10 -9 s.

Karakteristieke belangrijke hoeveelheid wisselstroom, is de frequentie. Het vertegenwoordigt het aantal trillingen of het aantal perioden per seconde en wordt aangeduid met de letter f of F. De eenheid van frequentie is de hertz, genoemd naar de Duitse wetenschapper G. Hertz en afgekort tot de letters Hz (of Hz). Als er in één seconde één volledige trilling optreedt, is de frequentie gelijk aan één hertz. Als er binnen een seconde tien trillingen optreden, is de frequentie 10 Hz. Frequentie en periode zijn wederzijds:

En

Bij een frequentie van 10 Hz is de periode 0,1 s. En als de periode 0,01 s is, dan is de frequentie 100 Hz.

Frequentie is de belangrijkste eigenschap van wisselstroom Elektrische machines en wisselstroomapparaten kunnen alleen normaal werken op de frequentie waarvoor ze zijn ontworpen. Parallelle werking van elektrische generatoren en stations in een gemeenschappelijk netwerk is alleen mogelijk met dezelfde frequentie. Daarom is in alle landen de frequentie van wisselstroom geproduceerd door energiecentrales wettelijk gestandaardiseerd.

In een AC elektrisch netwerk is de frequentie 50 Hz. De stroom vloeit vijftig keer per seconde in de ene richting en vijftig keer in de tegenovergestelde richting. Het bereikt zijn amplitudewaarde honderd keer per seconde en wordt honderd keer gelijk aan nul, dat wil zeggen, het verandert honderd keer van richting wanneer het de nulwaarde overschrijdt. Lampen die op het netwerk zijn aangesloten, gaan honderd keer per seconde uit en lichten hetzelfde aantal keren helderder op, maar het oog merkt dit niet op vanwege visuele traagheid, dat wil zeggen het vermogen om de ontvangen indrukken ongeveer 0,1 s vast te houden.

Bij het rekenen met wisselstromen gebruiken ze ook de hoekfrequentie, die gelijk is aan 2pif of 6,28f. Het moet niet worden uitgedrukt in hertz, maar in radialen per seconde.

Met de geaccepteerde frequentie van industriële stroom van 50 Hz is de maximaal mogelijke snelheid van de generator 50 r / s (p = 1). Voor dit toerental zijn turbinegeneratoren gebouwd, oftewel generatoren aangedreven door stoomturbines. Het toerental van de hydraulische turbines en de daardoor aangedreven waterstofgeneratoren is afhankelijk van de natuurlijke omstandigheden (voornamelijk van de druk) en fluctueert binnen ruime grenzen, soms afnemend tot 0,35 - 0,50 toeren/sec.

Het aantal omwentelingen heeft een grote invloed op de economische indicatoren van de machine — afmetingen en gewicht. Hydrogeneratoren met een paar omwentelingen per seconde hebben een uitwendige diameter die 3 tot 5 keer groter is en wegen vele malen meer dan turbinegeneratoren met hetzelfde vermogen met n = 50 omwentelingen. In moderne dynamo's roteert hun magnetische systeem en worden de draden waarin EMF wordt geïnduceerd in het stationaire deel van de machine geplaatst.

Wisselstromen worden meestal gedeeld door frequentie. Stromen met een frequentie van minder dan 10.000 Hz worden laagfrequente stromen (LF-stromen) genoemd. Voor deze stromen komt de frequentie overeen met de frequentie van de verschillende geluiden van de menselijke stem of muziekinstrumenten, en daarom worden ze ook wel audiofrequentiestromen genoemd (behalve stromen met een frequentie lager dan 20 Hz, die niet overeenkomen met audiofrequenties) . In de radiotechniek worden laagfrequente stromen veel gebruikt, vooral bij radiotelefonie.

De hoofdrol in radiocommunicatie wordt echter gespeeld door wisselstromen met een frequentie boven de 10.000 Hz, hoogfrequente stromen of radiofrequenties (HF-stromen) genoemd.Om de frequentie van deze stromen te meten, worden de volgende eenheden gebruikt: kilohertz (kHz), gelijk aan duizend hertz, megahertz (MHz), gelijk aan een miljoen hertz, en gigahertz (GHz), gelijk aan een miljard hertz. Anders staan ​​kilohertz, megahertz en gigahertz voor kHz, MHz, GHz. Stromen met een frequentie van honderden megahertz en hoger worden ultrahoge of ultrahoge frequentiestromen (UHF en UHF) genoemd.

Radiostations werken op HF-wisselstroom met een frequentie van honderden kilohertz en hoger. In de moderne radiotechnologie worden stromen met een frequentie van miljarden hertz voor speciale doeleinden gebruikt en er zijn apparaten die dergelijke ultrahoge frequenties nauwkeurig kunnen meten.