Vaihtovirran jakso ja taajuus

Tämä termi "vaihtosähkövirta" on ymmärrettävä virraksi, joka muuttuu ajan myötä millä tahansa tavalla matematiikassa käyttöön otetun "muuttuvan suuren" käsitteen mukaisesti. Sähkötekniikassa termi «vaihtosähkövirta» tuli kuitenkin tarkoittamaan tietyssä suunnassa laskettua sähkövirtaa (toisin kuin vakiosuuntainen sähkövirta) ja siksi suuruusluokkaa, koska on fyysisesti mahdotonta kuvitella sähkövirran suunnanmuutoksia ilman vastaavia suuruuden muutoksia.

Elektronien liikettä johtimessa ensin yhteen ja sitten toiseen suuntaan kutsutaan vaihtovirran värähtelyksi. Ensimmäistä värähtelyä seuraa toinen, sitten kolmas jne. Kun johdossa oleva virta värähtelee sen ympärillä, tapahtuu vastaava magneettikentän värähtely.

Yhden värähtelyn aikaa kutsutaan jaksoksi ja sitä merkitään kirjaimella T. Jakso ilmaistaan ​​sekunteina tai sekunnin murto-osina.Nämä ovat: sekunnin tuhannesosa on millisekunti (ms), joka vastaa 10-3 sekuntia, sekunnin miljoonasosa on mikrosekunti (μs), joka vastaa 10-6 sekuntia, ja sekunnin miljardisosa on nanosekunti (ns) ) vastaa 10 -9 s.

Ominainen tärkeä määrä vaihtovirta, on taajuus. Se edustaa värähtelyjen määrää tai jaksojen lukumäärää sekunnissa ja on merkitty kirjaimella f tai F. Taajuusyksikkö on hertsi, joka on nimetty saksalaisen tiedemiehen G. Hertzin mukaan ja lyhennetty kirjaimiin Hz (tai Hz). Jos sekunnissa tapahtuu yksi täydellinen värähtely, taajuus on yhtä hertsi. Kun kymmenen värähtelyä tapahtuu sekunnissa, taajuus on 10 Hz. Taajuus ja ajanjakso ovat vastavuoroisia:

ja

10 Hz:n taajuudella jakso on 0,1 s. Ja jos jakso on 0,01 s, niin taajuus on 100 Hz.

Taajuus on vaihtovirran tärkein ominaisuus.Sähkökoneet ja vaihtovirtalaitteet voivat toimia normaalisti vain sillä taajuudella, jolle ne on suunniteltu. Sähkögeneraattoreiden ja -asemien rinnakkaiskäyttö yhteisessä verkossa on mahdollista vain samalla taajuudella. Siksi kaikissa maissa voimalaitosten tuottaman vaihtovirran taajuus on standardoitu lailla.

Vaihtovirtasähköverkossa taajuus on 50 Hz. Virta kulkee viisikymmentä kertaa sekunnissa yhteen suuntaan ja viisikymmentä kertaa vastakkaiseen suuntaan. Se saavuttaa amplitudiarvonsa sata kertaa sekunnissa ja muuttuu nollaksi sata kertaa, eli se muuttaa suuntaaan sata kertaa ylittäessään nolla-arvon. Verkkoon kytketyt lamput sammuvat sata kertaa sekunnissa ja syttyvät kirkkaammin saman määrän kertoja, mutta silmä ei huomaa tätä visuaalisen inertian vuoksi, eli kyvystä säilyttää vastaanotettuja vaikutelmia noin 0,1 s.

Vaihtovirroilla laskettaessa he käyttävät myös kulmataajuutta, joka on yhtä suuri kuin 2pif tai 6,28f. Sitä ei pitäisi ilmaista hertseinä, vaan radiaaneina sekunnissa.

Teollisuusvirran hyväksytyllä taajuudella 50 Hz generaattorin suurin mahdollinen nopeus on 50 r / s (p = 1). Tälle kierrosluvulle on rakennettu turbiinigeneraattoreita, eli höyryturbiinien käyttämiä generaattoreita. Hydrauliturbiinien ja niiden käyttämien vetygeneraattoreiden kierrosluku riippuu luonnollisista olosuhteista (ensisijaisesti paineesta) ja vaihtelee laajoissa rajoissa, joskus laskee arvoon 0,35 - 0,50 kierrosta/s.

Kierroslukumäärällä on suuri vaikutus koneen taloudellisiin tunnuslukuihin — mittoihin ja painoon Muutaman kierroksen sekunnissa toimivien hydrogeneraattoreiden ulkohalkaisija on 3-5 kertaa suurempi ja ne painavat monta kertaa enemmän kuin saman tehoiset turbiinigeneraattorit. n = 50 kierrosta. Nykyaikaisissa latureissa niiden magneettinen järjestelmä pyörii ja johdot, joissa EMF indusoituu, sijoitetaan koneen kiinteään osaan.

Vaihtovirrat jaetaan yleensä taajuudella. Virtoja, joiden taajuus on alle 10 000 Hz, kutsutaan matalataajuisiksi virroiksi (LF-virroiksi). Näillä virroilla taajuus vastaa ihmisäänen tai soittimien eri äänten taajuutta, ja siksi niitä kutsutaan muuten äänitaajuusvirroiksi (paitsi virrat, joiden taajuus on alle 20 Hz, jotka eivät vastaa äänitaajuuksia) . Radiotekniikassa matalataajuisia virtoja käytetään laajalti, erityisesti radiopuhelinlähetyksessä.

Päärooli radioviestinnässä on kuitenkin yli 10 000 Hz:n taajuudella olevilla vaihtovirroilla, joita kutsutaan suurtaajuuksiksi virroiksi tai radiotaajuuksiksi (HF-virrat).Näiden virtojen taajuuden mittaamiseen käytetään seuraavia yksiköitä: kilohertsi (kHz), joka vastaa tuhatta hertsiä, megahertsi (MHz), joka vastaa miljoonaa hertsiä, ja gigahertsi (GHz), joka vastaa miljardia hertsiä. Muuten kilohertsit, megahertsit ja gigahertsit tarkoittavat kHz, MHz, GHz. Virtoja, joiden taajuus on satoja megahertsejä tai enemmän, kutsutaan ultrakorkeiksi tai ultrakorkeiksi taajuuksiksi virroiksi (UHF ja UHF).

Radioasemat käyttävät HF-vaihtovirtoja, joiden taajuudet ovat satoja kilohertsejä ja enemmän. Nykyaikaisessa radiotekniikassa käytetään miljardeja hertsejä virtoja erityistarkoituksiin, ja on laitteita, jotka voivat mitata tarkasti tällaiset ultrakorkeat taajuudet.