A váltakozó áram periódusa és frekvenciája
Ezt a "váltakozó elektromos áram" kifejezést olyan áramként kell érteni, amely az idő múlásával bármilyen módon változik, összhangban a matematikában bevezetett "változó mennyiség" fogalmával. Az elektrotechnikában azonban a "váltakozó elektromos áram" kifejezés egy irányban imputált elektromos áramot jelentett (szemben az állandó irányú elektromos áram) és ezért nagyságrendben is, mivel fizikailag lehetetlen elképzelni az elektromos áram iránybeli változásait a megfelelő nagyságrendi változások nélkül.
Az elektronok mozgását a vezetőben, először az egyik, majd a másik irányba, váltakozó áramú rezgésnek nevezzük. Az első oszcillációt követi a második, majd a harmadik stb. Amikor a vezetékben az áram oszcillál körülötte, a mágneses tér megfelelő oszcillációja következik be.
Az egyik rezgés idejét periódusnak nevezzük, és T betűvel jelöljük. A periódus másodpercben vagy a másodperc törtrészeinek egységeiben van kifejezve.Ezek a következők: a másodperc ezredrésze ezredmásodperc (ms), ami 10-3 s, a másodperc milliomod része egy mikroszekundum (μs), amely 10-6 s, és a másodperc milliárdod része egy nanoszekundum (ns) ) egyenlő 10 -9 másodperccel.
Jellegzetes fontos mennyiség váltakozó áram, a frekvencia. A rezgések számát vagy a másodpercenkénti periódusok számát jelöli, és f vagy F betűvel jelöljük. A frekvencia mértékegysége a hertz, amelyet G. Hertz német tudósról neveztek el, és Hz (vagy Hz) betűkkel rövidítik. Ha egy teljes rezgés következik be egy másodperc alatt, akkor a frekvencia egy hertz. Ha egy másodpercen belül tíz rezgés lép fel, a frekvencia 10 Hz. A gyakoriság és az időszak kölcsönös:
és
10 Hz-es frekvencián a periódus 0,1 s. És ha a periódus 0,01 s, akkor a frekvencia 100 Hz.
A frekvencia a váltakozó áram legfontosabb jellemzője.Az elektromos gépek és a váltakozó áramú készülékek csak azon a frekvencián tudnak normálisan működni, amelyre tervezték. Az elektromos generátorok és állomások párhuzamos működése közös hálózatban csak azonos frekvencián lehetséges. Ezért az erőművek által termelt váltóáram frekvenciáját minden országban jogszabály szabványosítja.
Váltakozó áramú elektromos hálózatban a frekvencia 50 Hz. Az áram egy irányban másodpercenként ötvenszer, az ellenkező irányba pedig ötvenszer folyik. Az amplitúdó értékét másodpercenként százszor éri el, és százszor lesz egyenlő nullával, vagyis százszor változtatja irányát, amikor átlépi a nulla értéket. A hálózatra csatlakoztatott lámpák másodpercenként százszor kialszanak, és ugyanannyiszor világítanak erősebben, de a szem ezt nem veszi észre a vizuális tehetetlenség, vagyis a kapott benyomások körülbelül 0,1 másodpercig tartó képessége miatt.
A váltakozó árammal történő számításnál a szögfrekvenciát is használják, ami 2pif vagy 6,28f. Nem hertzben kell kifejezni, hanem radián per másodpercben.
Az ipari áram elfogadott frekvenciája 50 Hz, a generátor maximális lehetséges sebessége 50 r / s (p = 1). A turbinagenerátorok erre a fordulatszámra készülnek, azaz gőzturbinákkal hajtott generátorok. A hidraulikus turbinák és az általuk hajtott hidrogéngenerátorok fordulatszáma a természeti viszonyoktól (elsősorban a nyomástól) függ, és tág határok között ingadozik, esetenként 0,35-0,50 fordulat/mp-re csökken.
A fordulatszám nagyban befolyásolja a gép gazdasági mutatóit — méreteket és tömeget.. A néhány másodpercenkénti fordulatszámú hidrogenerátorok külső átmérője 3-5-ször nagyobb, tömegük pedig sokszorosa, mint az azonos teljesítményű turbinagenerátorok n = 50 fordulat. A modern generátorokban a mágneses rendszerük forog, és a vezetékek, amelyekben az EMF indukálódik, a gép álló részébe kerülnek.
A váltakozó áramokat általában frekvenciával osztják. A 10 000 Hz-nél kisebb frekvenciájú áramokat alacsony frekvenciájú áramoknak (LF áramoknak) nevezzük. Ezen áramok esetében a frekvencia megfelel az emberi hang vagy a hangszerek különböző hangjainak frekvenciájának, ezért ezeket egyébként hangfrekvenciás áramoknak nevezik (kivéve a 20 Hz alatti frekvenciájú áramokat, amelyek nem felelnek meg a hangfrekvenciáknak) . A rádiótechnikában az alacsony frekvenciájú áramokat széles körben alkalmazzák, különösen a rádiótelefon-átvitelben.
A rádiókommunikációban azonban a fő szerepet a 10 000 Hz-nél nagyobb frekvenciájú váltakozó áramok játsszák, amelyeket nagyfrekvenciás áramoknak vagy rádiófrekvenciáknak (HF áramoknak) neveznek.Ezen áramok frekvenciájának mérésére a következő mértékegységeket használják: kilohertz (kHz), amely ezer hertznek felel meg, megahertz (MHz), amely egymillió hertznek felel meg, és gigahertz (GHz), amely milliárd hertznek felel meg. Egyébként a kilohertz, megahertz és gigahertz kHz, MHz, GHz. A több száz megahertz vagy annál nagyobb frekvenciájú áramokat ultramagas vagy ultramagas frekvenciájú áramoknak (UHF és UHF) nevezik.
A rádióállomások HF váltakozó árammal működnek több száz kilohertz vagy annál nagyobb frekvenciával. A modern rádiótechnológiában több milliárd hertz frekvenciájú áramokat használnak speciális célokra, és vannak olyan eszközök, amelyek pontosan képesek mérni az ilyen ultramagas frekvenciákat.