Fáziseltolás váltakozó áramokhoz

Váltakozó áramok ugyanaz a frekvencia nem csak amplitúdójukban, hanem fázisban is eltérhetnek egymástól, azaz fáziseltolásosak lehetnek.

Ha két váltakozó áram egyszerre éri el a csúcsértékeket és egyidejűleg halad át nulla értéken, akkor ezek az áramok fázisban vannak. Ebben az esetben az áramok közötti fáziseltolódás nulla (1. ábra, a).

Vannak azonban olyan esetek, amikor ezen áramok amplitúdójának (és nulla) értékei időben nem esnek egybe egymással, azaz van egy vagy másik fáziseltolódás, amely nem egyenlő nullával. ábrán. Az 1b. ábrán a periódus negyedével (T / 4) fáziseltoló áramok láthatók.

A fáziseltolódást általában a görög φ betűvel jelölik, és gyakran fokban fejezik ki, feltételezve, hogy a teljes periódus 360°, ahogy egy teljes fordulat 360°-nak felel meg. Így a periódus negyedével történő fáziseltolódást φ = 90 °-kal jelöljük, és amikor a fázisok a periódus felével eltolódnak, akkor φ = 180e-t írnak.

Rizs. 1. Különböző fáziseltolások két váltakozó áram között

A T váltakozó áram periódusa és a 360°-os szög közötti kapcsolat megállapítható abból a kísérletből, amelyben a tekercs (vagy tekercs) egyenletes forgatásával, egyenletes mágneses térben váltakozó szinuszos EMF-t kapunk. Ebben az esetben a tekercs egy fordulatára, pl. 360°-os szögben történő elforgatása során az EMF egy teljes szinuszos oszcillációt végez. Így valójában a T periódus 360°-os szögnek felel meg.

Ugyanez következik a váltóáram matematikai kifejezéséből, vagyis az egyenletéből. Ha váltakozó áram nulla fázisból indult a változás, amikor t = 0, ωt = 0 és sin ωt = 0, egy periódus után kiderül

Ezen a ponton a fázisszög 2π radián vagy 360 °, ezért sin ωt = sin 2π = sin 360 ° = 0. Amikor a szög 0-ról 2π radiánra vagy 360 °-ra változik, a szinusz teljes ciklust hajt végre a változásokkal. Ennek megfelelően a váltakozó áram egy teljes oszcillációt okoz.

Emlékeztetni kell arra, hogy csak az azonos frekvenciájú áramoknak lehet jól meghatározott fáziseltolása. Az áramok különböző frekvenciáinál a köztük lévő fáziseltolódás nem állandó, hanem folyamatosan változik. Például az ábrán látható i1 és i2 áramokhoz. A 2. ábrán látható és egymástól kétszeresen eltérő frekvenciák esetén a fáziseltolódás a 0, 1, 2, 3, 4 pontok által jelzett időpontokban rendre 0; 90; 180; 270; 360 °, azaz az i1 áram egy periódusa alatt a φ értéke 0 és 360 ° között változik.

Rizs. 2. Változtatható fáziseltolódás a különböző frekvenciájú áramok között

Minden, amit az áramok közötti fáziseltolódásról mondunk, a feszültségekre és az elektromotoros erőkre is vonatkozik. Az alábbiakban megvizsgáljuk azokat az eseteket, amikor fáziseltolódás lesz a feszültség és az áram között.