Mga pangunahing parameter ng alternating current: period, frequency, phase, amplitude, harmonic oscillations

Ang alternating current ay isang electric current na pana-panahong nagbabago ang direksyon at lakas. Dahil kadalasan ang lakas ng alternating current ay nag-iiba ayon sa sinusoidal na batas, ang alternating current ay sinusoidal fluctuations sa boltahe at kasalukuyang.

Samakatuwid, ang lahat na naaangkop sa sinusoidal electrical oscillations ay naaangkop sa alternating current. Ang sinusoidal oscillations ay mga oscillations kung saan nagbabago ang oscillating value ayon sa batas ng sine.Sa artikulong ito ay pag-uusapan natin ang tungkol sa mga parameter ng AC.

Ang pagbabago sa EMF at ang pagbabago sa kasalukuyang ng isang linear load na konektado sa naturang pinagmulan ay susunod sa sinusoidal na batas. Sa kasong ito, ang mga alternating EMF, alternating voltages at currents ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng kanilang pangunahing apat na mga parameter:

• panahon;

• dalas;

• malawak;

• epektibong halaga.

Mayroon ding mga karagdagang parameter:

• dalas ng anggular;

• yugto;

• agarang halaga.

Susunod, titingnan natin ang lahat ng mga parameter na ito nang hiwalay at magkasama.

Panahon T.

Panahon — ang oras na kinakailangan para sa isang system na nag-o-oscillating na dumaan sa lahat ng mga intermediate na estado at bumalik sa orihinal nitong estado muli.

Ang panahon ng T ng isang alternating current ay ang agwat ng oras kung saan ang kasalukuyang o boltahe ay gumagawa ng isang kumpletong ikot ng mga pagbabago.

Dahil ang pinagmulan ng alternating current ay isang generator, ang panahon ay nauugnay sa bilis ng pag-ikot ng rotor nito, at mas mataas ang bilis ng pag-ikot ng winding o rotor ng generator, mas maikli ang panahon ng nabuong alternating EMF at, nang naaayon, ang alternating current ng load, lumalabas ito.

Ang panahon ay sinusukat sa mga segundo, millisecond, microsecond, nanosecond, depende sa partikular na sitwasyon kung saan isinasaalang-alang ang kasalukuyang ito. Ipinapakita ng figure sa itaas kung paano nagbabago ang boltahe U sa paglipas ng panahon habang may pare-parehong katangian ng panahon T.

Dalas f

Ang frequency f ay ang reciprocal ng panahon at katumbas ng numero sa bilang ng mga yugto ng kasalukuyang o pagbabago ng EMF sa 1 segundo. Iyon ay, f = 1 / T. Ang yunit ng pagsukat ng dalas ay ang hertz (Hz), na pinangalanan sa German physicist na si Heinrich Hertz, na gumawa ng malaking kontribusyon sa pag-unlad ng electrodynamics noong ika-19 na siglo. Kung mas maikli ang panahon, mas mataas ang dalas ng EMF o kasalukuyang pagbabago.

Ngayon sa Russia, ang karaniwang dalas ng alternating current sa mga de-koryenteng network ay 50 Hz, iyon ay, 50 pagbabago ng boltahe ng network ay lilitaw sa 1 segundo.

Sa iba pang mga lugar ng electrodynamics, mas mataas na mga frequency ang ginagamit, halimbawa 20 kHz at higit pa sa mga modernong inverters, at hanggang sa ilang MHz sa mas makitid na lugar ng electrodynamics. Sa figure sa itaas makikita mo na mayroong 50 kumpletong oscillations sa isang segundo, bawat isa ay tumatagal ng 0.02 segundo at 1 / 0.02 = 50.

Mula sa mga graph ng mga pagbabago sa sinusoidal alternating current sa paglipas ng panahon, makikita na ang mga alon ng iba't ibang mga frequency ay naglalaman ng ibang bilang ng mga panahon sa parehong agwat ng oras.

Angular na dalas

Angular frequency — ang bilang ng mga oscillations na ginawa sa 2pi sec.

Sa isang panahon, ang yugto ng sinusoidal EMF o sinusoidal current ay nagbabago ng 2pi radians o 360 °, samakatuwid ang angular frequency ng alternating sinusoidal current ay katumbas ng:

Gamitin ang bilang ng mga oscillations sa 2pi sec. (hindi sa 1 sec.) Ito ay maginhawa dahil sa mga formula na nagpapahayag ng batas ng pagbabago ng boltahe at kasalukuyang sa panahon ng harmonic oscillations, pagpapahayag ng inductive o capacitive resistance ng alternating current, at sa maraming ibang mga kaso ang dalas ng oscillation n lalabas kasama ng multiplier 2pi.

Phase

Phase — estado, yugto ng isang pana-panahong proseso. Ang terminong yugto ay may mas tiyak na kahulugan sa kaso ng sinusoidal oscillations. Sa pagsasagawa, kadalasan hindi ang bahagi mismo ang gumaganap ng isang papel, ngunit ang pagbabago ng bahagi sa pagitan ng anumang dalawang pana-panahong proseso.

Sa kasong ito, ang terminong "phase" ay nauunawaan bilang isang yugto ng pag-unlad ng proseso, at sa kasong ito, na may kaugnayan sa mga alternating currents at sinusoidal voltages, ang phase ay tinatawag na estado ng alternating current sa isang tiyak na sandali sa oras.

Ang mga figure ay nagpapakita: ang pagkakataon ng boltahe U1 at kasalukuyang I1 sa phase, boltahe U1 at U2 sa antiphase, pati na rin ang phase shift sa pagitan ng kasalukuyang I1 at boltahe U2. Sinusukat ang phase shift sa mga radian, mga bahagi ng isang panahon, sa mga degree.

Tingnan din: Ano ang phase, phase angle at phase shift

Amplitude Um at Im

Sa pagsasalita tungkol sa magnitude ng sinusoidal alternating current o sinusoidal alternating EMF, ang pinakamataas na halaga ng EMF o kasalukuyang ay tinatawag na amplitude o amplitude (maximum) na halaga.

Malawak — ang pinakamalaking halaga ng dami na gumaganap ng mga harmonic oscillations (halimbawa, ang pinakamataas na halaga ng kasalukuyang lakas sa alternating current, ang deviation ng oscillating pendulum mula sa equilibrium position), ang pinakamalaking deviation ng oscillating quantity mula sa isang tiyak na halaga, conditionally tinanggap bilang paunang zero.

Sa mahigpit na pagsasalita, ang terminong amplitude ay tumutukoy lamang sa sinusoidal oscillations, ngunit ito ay karaniwang (hindi masyadong tama) na inilalapat sa itaas na kahulugan sa lahat ng mga oscillations.

Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang alternator, kung gayon ang EMF ng mga terminal nito dalawang beses bawat panahon ay umabot sa isang halaga ng amplitude, ang una ay + Em, ang pangalawa ay Em, ayon sa pagkakabanggit, sa panahon ng positibo at negatibong kalahating siklo. Ang kasalukuyang I behave katulad at ay denoted sa pamamagitan ng Im naaayon.

Harmonic vibrations — mga oscillations kung saan nagbabago ang isang oscillating quantity, gaya ng boltahe sa isang electric circuit, sa paglipas ng panahon ayon sa harmonic sinusoidal o cosine law. Graphically kinakatawan ng isang sinusoidal curve.

Ang mga tunay na proseso ay maaari lamang humigit-kumulang sa mga harmonic oscillations. Gayunpaman, kung ang mga oscillations ay sumasalamin sa mga pinaka-katangian na mga tampok ng proseso, kung gayon ang ganitong proseso ay itinuturing na maharmonya, na lubos na nagpapadali sa solusyon ng maraming pisikal at teknikal na mga problema.

Ang mga paggalaw na malapit sa mga harmonic oscillations ay nangyayari sa iba't ibang mga sistema: mekanikal (oscillations ng isang pendulum), acoustic (oscillations ng isang air column sa isang organ pipe), electromagnetic (oscillations sa isang LC circuit), atbp.Isinasaalang-alang ng teorya ng oscillations ang mga phenomena na ito, naiiba sa pisikal na kalikasan, mula sa isang pinag-isang punto ng view at tinutukoy ang kanilang mga karaniwang katangian.

Ito ay maginhawa upang kumatawan sa mga harmonic oscillations sa graphic na paraan gamit ang isang vector na umiikot sa pare-pareho ang angular velocity tungkol sa isang axis na patayo sa vector na ito at dumadaan sa pinagmulan nito. Ang angular velocity ng pag-ikot ng vector ay tumutugma sa circular frequency ng harmonic oscillation.

Vector diagram ng isang harmonic vibration

Ang isang panaka-nakang proseso ng anumang anyo ay maaaring mabulok sa isang walang katapusang serye ng mga simpleng harmonic oscillations na may iba't ibang frequency, amplitudes at phase.

Harmonious — isang harmonic vibration na ang dalas ay isang buong bilang ng beses na mas malaki kaysa sa dalas ng ilang iba pang panginginig ng boses, na tinatawag na pangunahing tono. Ang bilang ng harmonic ay nagpapahiwatig kung gaano karaming beses ang dalas nito ay mas malaki kaysa sa dalas ng pangunahing tono (halimbawa, ang ikatlong harmonic ay isang harmonic vibration na may dalas na tatlong beses na mas mataas kaysa sa dalas ng pangunahing tono).

Anumang periodic ngunit hindi harmonic (iyon ay, naiiba sa hugis mula sa sinusoidal) oscillations ay maaaring katawanin bilang isang kabuuan ng harmonic oscillations-ang pangunahing tono at isang bilang ng mga harmonika. Kung mas ang itinuturing na oscillation ay naiiba sa anyo mula sa isang sinusoidal, mas maraming harmonika ang nilalaman nito.

Agad na halaga ng u at i

Ang halaga ng EMF o kasalukuyang sa isang tiyak na sandali sa oras ay tinatawag na madalian na halaga, ang mga ito ay tinutukoy ng mga maliliit na titik u at i. Ngunit dahil ang mga halagang ito ay nagbabago sa lahat ng oras, ito ay hindi maginhawa upang tantiyahin ang mga AC at EMF mula sa kanila.

Mga halaga ng RMS ng I, E at U

Ang kakayahan ng alternating current upang magsagawa ng kapaki-pakinabang na gawain, tulad ng mekanikal na pag-ikot ng rotor ng isang motor o paggawa ng init sa isang heating device, ay maginhawang tinatantya ng mga epektibong halaga ng emfs at currents.

Kaya, epektibong kasalukuyang halaga ay tinatawag na halaga ng naturang direktang kasalukuyang kung saan, kapag dumadaan sa isang konduktor sa isang panahon ng alternating current na isinasaalang-alang, ay gumagawa ng parehong mekanikal na gawain o ang parehong dami ng init tulad ng alternating current na ito.

Ang mga halaga ng RMS ng mga boltahe, emfs at mga alon ay ipinahiwatig ng malalaking titik I, E at U. Para sa sinusoidal alternating current at para sa sinusoidal alternating voltage, ang mga epektibong halaga ay:

Upang ilarawan ang mga de-koryenteng network, maginhawang gamitin ang epektibong halaga ng kasalukuyang at boltahe. Halimbawa, ang isang halaga ng 220-240 volts ay ang epektibong halaga ng boltahe sa mga modernong socket ng sambahayan, at ang amplitude ay mas mataas - mula 311 hanggang 339 volts.

Ang parehong sa kasalukuyang, halimbawa kapag sinabi nila na ang isang kasalukuyang ng 8 amperes ay dumadaloy sa isang domestic heating device, nangangahulugan ito ng isang epektibong halaga, habang ang amplitude ay 11.3 amperes.

Sa isang paraan o iba pa, ang mekanikal na trabaho at elektrikal na enerhiya sa mga electrical installation ay proporsyonal sa mga epektibong halaga ng mga boltahe at alon. Ang isang makabuluhang bahagi ng mga aparato sa pagsukat ay nagpapakita ng eksaktong mga epektibong halaga ng mga boltahe at alon.