Periode og frekvens af vekselstrøm

Dette udtryk "elektrisk vekselstrøm" skal forstås som en strøm, der ændrer sig over tid på nogen måde, i overensstemmelse med begrebet "variabel mængde", der er introduceret i matematik. I elektroteknik kom udtrykket "elektrisk vekselstrøm" imidlertid til at betyde en elektrisk strøm imputeret i en retning (i modsætning til elektrisk strøm med konstant retning) og derfor i størrelse, da det er fysisk umuligt at forestille sig ændringer i elektrisk strøm i retning uden tilsvarende ændringer i størrelse.

Bevægelsen af ​​elektroner i en leder, først i den ene retning og derefter i den anden, kaldes en vekselstrømsoscillation. Den første svingning efterfølges af den anden, så den tredje osv. Når strømmen i ledningen svinger rundt om den, opstår der en tilsvarende svingning af magnetfeltet.

Tidspunktet for en svingning kaldes perioden og betegnes med bogstavet T. Perioden udtrykkes i sekunder eller i enheder af brøkdele af et sekund.Disse er: en tusindedel af et sekund er et millisekund (ms) lig med 10-3 s, en milliontedel af et sekund er et mikrosekund (μs) lig med 10-6 s, og en milliardtedel af et sekund er et nanosekund (ns ) lig med 10-9 s.

Karakteristisk vigtig mængde vekselstrøm, er frekvensen. Den repræsenterer antallet af svingninger eller antallet af perioder i sekundet og er angivet med bogstavet f eller F. Frekvensenheden er hertz, opkaldt efter den tyske videnskabsmand G. Hertz og forkortet til bogstaverne Hz (eller Hz). Hvis der sker en fuldstændig svingning på et sekund, er frekvensen lig med en hertz. Når der opstår ti vibrationer inden for et sekund, er frekvensen 10 Hz. Hyppighed og periode er gensidige:

og

Ved en frekvens på 10 Hz er perioden 0,1 s. Og hvis perioden er 0,01 s, så er frekvensen 100 Hz.

Frekvens er den vigtigste egenskab ved vekselstrøm Elektriske maskiner og vekselstrømsenheder kan kun fungere normalt ved den frekvens, som de er designet til. Parallel drift af elektriske generatorer og stationer i et fælles netværk er kun mulig ved samme frekvens. Derfor er frekvensen af ​​vekselstrøm produceret af kraftværker i alle lande standardiseret ved lov.

I et AC elektrisk netværk er frekvensen 50 Hz. Strømmen flyder halvtreds gange i sekundet i én retning og halvtreds gange i den modsatte retning. Den når sin amplitudeværdi hundrede gange i sekundet og bliver lig nul hundrede gange, det vil sige, den ændrer retning hundrede gange, når den krydser nulværdien. Lamper forbundet til netværket slukker hundrede gange i sekundet og lyser kraftigere det samme antal gange, men øjet bemærker ikke dette på grund af visuel inerti, det vil sige evnen til at bevare de modtagne indtryk i omkring 0,1 s.

Når de beregner med vekselstrøm, bruger de også vinkelfrekvensen, som er lig med 2pif eller 6,28f. Det skal ikke udtrykkes i hertz, men i radianer per sekund.

Med den accepterede frekvens af industriel strøm på 50 Hz er den maksimalt mulige hastighed for generatoren 50 r/s (p = 1). Turbinegeneratorer er bygget til dette antal omdrejninger, det vil sige generatorer drevet af dampturbiner. Antallet af omdrejninger af de hydrauliske turbiner og brintgeneratorerne drevet af dem afhænger af de naturlige forhold (primært af trykket) og svinger inden for vide grænser, nogle gange faldende til 0,35 — 0,50 omdrejninger/sek.

Antallet af omdrejninger har stor indflydelse på maskinens økonomiske indikatorer — dimensioner og vægt Hydrogeneratorer med få omdrejninger i sekundet har en udvendig diameter 3 til 5 gange større og vejer mange gange mere end turbinegeneratorer med samme effekt med n = 50 omdrejninger. I moderne generatorer roterer deres magnetiske system, og ledningerne, hvori EMF induceres, placeres i den stationære del af maskinen.

Vekselstrøm er normalt divideret med frekvens. Strømme med en frekvens på mindre end 10.000 Hz kaldes lavfrekvente strømme (LF-strømme). For disse strømme svarer frekvensen til frekvensen af ​​de forskellige lyde af den menneskelige stemme eller musikinstrumenter, og derfor kaldes de ellers lydfrekvensstrømme (bortset fra strømme med en frekvens under 20 Hz, som ikke svarer til lydfrekvenser) . I radioteknik bruges lavfrekvente strømme i vid udstrækning, især i radiotelefontransmission.

Hovedrollen i radiokommunikation spilles dog af vekselstrømme med en frekvens over 10.000 Hz, kaldet højfrekvente strømme eller radiofrekvenser (HF-strømme).For at måle frekvensen af ​​disse strømme bruges følgende enheder: kilohertz (kHz), lig med tusind hertz, megahertz (MHz), lig med en million hertz, og gigahertz (GHz), lig med en milliard hertz. Ellers står kilohertz, megahertz og gigahertz for kHz, MHz, GHz. Strømme med en frekvens på hundredvis af megahertz og højere kaldes ultrahøj- eller ultrahøjfrekvente strømme (UHF og UHF).

Radiostationer fungerer ved hjælp af HF-vekselstrømme med en frekvens på hundredvis af kilohertz og højere. I moderne radioteknologi bruges strømme med en frekvens på milliarder af hertz til specielle formål, og der findes enheder, der nøjagtigt kan måle sådanne ultrahøje frekvenser.