Faseverschuiving voor wisselstromen

Wisselende stromingen dezelfde frequentie ze kunnen niet alleen in amplitude van elkaar verschillen, maar ook in fase, dat wil zeggen, ze kunnen in fase verschoven zijn.

Als twee wisselstromen tegelijkertijd piekwaarden bereiken en tegelijkertijd nulwaarden passeren, dan zijn deze stromen in fase. In dit geval is de faseverschuiving tussen de stromen nul (Fig. 1, a).

Er zijn echter gevallen waarin de waarden van de amplitude (en de nul) van deze stromen niet in de tijd met elkaar samenvallen, dat wil zeggen dat er een of andere faseverschuiving is die niet gelijk is aan nul. In afb. 1b toont stromen die in fase zijn verschoven met een kwart van de periode (T / 4).

De faseverschuiving wordt meestal aangeduid met de Griekse letter φ en wordt vaak uitgedrukt in graden, ervan uitgaande dat de hele periode 360° is, net zoals één volledige omwenteling overeenkomt met 360°. De faseverschuiving met een kwart van de periode wordt dus aangegeven met φ = 90 °, en wanneer de fasen met de helft van de periode worden verschoven, schrijven ze φ = 180e.

Rijst. 1. Verschillende faseverschuivingen tussen twee wisselstromen

De relatie tussen de periode van de wisselstroom T en de hoek 360 ​​° kan worden vastgesteld uit het experiment waarin een wisselende sinusvormige EMF wordt verkregen met uniforme rotatie van de spoel (of spoel) in een uniform magnetisch veld. In dit geval voor één winding van de spoel, d.w.z. tijdens zijn rotatie over een hoek van 360 ° maakt de EMF één volledige sinusvormige oscillatie. De periode T komt dus in feite overeen met een hoek van 360 °.

Hetzelfde volgt uit de wiskundige uitdrukking voor wisselstroom, dat wil zeggen uit de vergelijking ervan. Als wisselstroom begon zijn verandering vanaf de nulfase wanneer t = 0, ωt = 0 en sin ωt = 0, na één periode zal het blijken

Op dit punt is de fasehoek 2π radialen of 360 ° en daarom sin ωt = sin 2π = sin 360 ° = 0. Wanneer de hoek verandert van 0 naar 2π radialen of 360 °, maakt de sinus een volledige cyclus van zijn veranderingen. Dienovereenkomstig maakt de wisselstroom één volledige trilling.

Er moet aan worden herinnerd dat alleen stromen met dezelfde frequentie een goed gedefinieerde faseverschuiving kunnen hebben. Bij verschillende frequenties van de stromen is de faseverschuiving daartussen niet constant, maar verandert de hele tijd. Voor stromen i1 en i2 getoond in Fig. 2 en bij frequenties die een factor twee van elkaar verschillen, is de faseverschuiving op de tijdstippen weergegeven door de punten 0, 1, 2, 3, 4 respectievelijk 0; 90; 180; 270; 360 °, d.w.z. gedurende één periode van stroom i1, varieert de waarde van φ van 0 tot 360 °.

Rijst. 2. Variabele faseverschuiving tussen stromen van verschillende frequenties

Alles wat gezegd is over de faseverschuiving tussen stromen geldt ook voor spanningen en elektromotorische krachten. Hieronder zullen we gevallen bekijken waarin er een faseverschuiving zal zijn tussen spanning en stroom.