Period och frekvens för växelström
Denna term "växelström" ska förstås som en ström som förändras över tiden på något sätt, i enlighet med begreppet "variabel kvantitet" som introduceras i matematiken. Inom elektroteknik kom emellertid termen "elektrisk växelström" att betyda en elektrisk ström som imputeras i en riktning (i motsats till elektrisk ström med konstant riktning) och därför i magnitud, eftersom det är fysiskt omöjligt att föreställa sig förändringar i elektrisk ström i riktning utan motsvarande förändringar i magnitud.
Elektronernas rörelse i en ledare, först i en riktning och sedan i den andra, kallas en växelströmsoscillation. Den första svängningen följs av den andra, sedan den tredje etc. När strömmen i tråden svänger runt den uppstår en motsvarande svängning av magnetfältet.
Tiden för en svängning kallas period och betecknas med bokstaven T. Perioden uttrycks i sekunder eller i bråkdelar av en sekund.Dessa är: en tusendels sekund är en millisekund (ms) lika med 10-3 s, en miljondels sekund är en mikrosekund (μs) lika med 10-6 s, och en miljarddels sekund är en nanosekund (ns ) lika med 10-9 s.
Karakteristisk viktig kvantitet växelström, är frekvensen. Den representerar antalet svängningar eller antalet perioder per sekund och betecknas med bokstaven f eller F. Frekvensenheten är hertz, uppkallad efter den tyske vetenskapsmannen G. Hertz och förkortad till bokstäverna Hz (eller Hz). Om en fullständig oscillation inträffar på en sekund, är frekvensen lika med en hertz. När tio vibrationer inträffar inom en sekund är frekvensen 10 Hz. Frekvens och period är ömsesidiga:
och
Vid en frekvens på 10 Hz är perioden 0,1 s. Och om perioden är 0,01 s, är frekvensen 100 Hz.
Frekvens är den viktigaste egenskapen hos växelström Elektriska maskiner och växelströmsanordningar kan endast fungera normalt vid den frekvens som de är konstruerade för. Parallell drift av elektriska generatorer och stationer i ett gemensamt nätverk är endast möjlig vid samma frekvens. Därför är frekvensen av växelström som produceras av kraftverk i alla länder standardiserad enligt lag.
I ett växelströmsnät är frekvensen 50 Hz. Strömmen flyter femtio gånger i sekunden i en riktning och femtio gånger i motsatt riktning. Den når sitt amplitudvärde hundra gånger per sekund och blir lika med noll hundra gånger, det vill säga den ändrar riktning hundra gånger när den passerar nollvärdet. Lampor som är anslutna till nätverket slocknar hundra gånger i sekunden och lyser starkare lika många gånger, men ögat märker inte detta på grund av visuell tröghet, det vill säga förmågan att behålla de mottagna intrycken i cirka 0,1 s.
Vid beräkning med växelström använder de även vinkelfrekvensen, som är lika med 2pif eller 6,28f. Det ska inte uttryckas i hertz, utan i radianer per sekund.
Med den accepterade frekvensen av industriell ström på 50 Hz är den maximala möjliga hastigheten för generatorn 50 r / s (p = 1). Turbingeneratorer är byggda för detta antal varv, det vill säga generatorer som drivs av ångturbiner. Antalet varv för de hydrauliska turbinerna och vätgasgeneratorerna som drivs av dem beror på de naturliga förhållandena (främst på trycket) och fluktuerar inom vida gränser, ibland minskar till 0,35 — 0,50 varv/sek.
Antalet varv har stor inverkan på maskinens ekonomiska indikatorer — dimensioner och vikt Hydrogeneratorer med några varv per sekund har en ytterdiameter 3 till 5 gånger större och väger många gånger mer än turbingeneratorer med samma effekt med n = 50 varv. I moderna generatorer roterar deras magnetiska system, och ledningarna i vilka EMF induceras placeras i den stationära delen av maskinen.
Växelströmmar delas vanligtvis efter frekvens. Strömmar med en frekvens på mindre än 10 000 Hz kallas lågfrekventa strömmar (LF-strömmar). För dessa strömmar motsvarar frekvensen frekvensen av de olika ljuden från den mänskliga rösten eller musikinstrumenten, och därför kallas de annars för ljudfrekvensströmmar (förutom strömmar med en frekvens under 20 Hz, som inte motsvarar ljudfrekvenser) . Inom radioteknik används lågfrekventa strömmar i stor utsträckning, särskilt vid radiotelefonöverföring.
Huvudrollen inom radiokommunikation spelas dock av växelströmmar med en frekvens över 10 000 Hz, så kallade högfrekventa strömmar eller radiofrekvenser (HF-strömmar).För att mäta frekvensen av dessa strömmar används följande enheter: kilohertz (kHz), lika med tusen hertz, megahertz (MHz), lika med en miljon hertz, och gigahertz (GHz), lika med en miljard hertz. Annars står kilohertz, megahertz och gigahertz för kHz, MHz, GHz. Strömmar med en frekvens på hundratals megahertz och högre kallas ultrahöga eller ultrahögfrekventa strömmar (UHF och UHF).
Radiostationer arbetar med HF-växelströmmar med en frekvens på hundratals kilohertz och högre. I modern radioteknik används strömmar med en frekvens på miljarder hertz för speciella ändamål, och det finns apparater som exakt kan mäta sådana ultrahöga frekvenser.