Переменный ток имеет ряд важных характеристик, влияющих на его физические свойства. Одним из таких параметров является частота переменного тока. Если говорить с точки зрения физики, то частота – это некая величина, обратная периоду колебания тока. Если проще – то это количество полных циклов изменения ЭДС, произошедших за одну секунду.
Известно, что переменный ток заставляет электроны двигаться в проводнике сначала в одну сторону, потом — в обратную. Полный путь «туда-обратно» они совершают за некий промежуток времени, называемый периодом переменного тока. частота же является количеством таких колебаний за 1 секунду.
Васильев Дмитрий Петрович
Профессор электротехники СПбГПУ
Задать вопрос
В качестве единицы измерения частоты во всем мире принят 1 Гц (в честь немецкого ученого Г.Герца), который соответствует 1 периоду колебания за 1 секунду.
В республиках бывшего СССР стандартной считается частота тока в 50 Гц.
Это значит, что синусоида тока движется в течение 1 секунды 50 раз в одном направлении, и 50 — в обратном, 100 раз проходя чрез нулевое значение. Получается, что обычная лама накаливания, включенная в сеть с такой частотой, будет затухать и вспыхивать примерно 100 раз за секунду, однако мы этого не замечаем в силу особенностей своего зрения.
Для измерения частоты переменного тока применяют приборы, называемые частотомерами. Частотомеры используют несколько основных способов измерения, а именно:
Метод дискретного счета;
Метод перезаряда конденсатора;
Резонансный метод измерения частот.
Метод сравнения частот; в качестве:
Метод дискретного счета основывается на подсчете импульсов необходимой частоты за конкретный промежуток времени. Его наиболее часто используют цифровые частотомеры, и именно благодаря этому простому методу можно получить довольно точные данные.
Более подробно о частоте переменного тока Вы можете узнать из видео:
Метод перезаряда конденсатора тоже не несет в себе сложных вычислений. В этом случае среднее значение силы тока перезаряда пропорционально соотносится с частотой, и измеряется при помощи магнитоэлектрического амперметра. Шкала прибора, в таком случае, градуируется в Герцах.
Погрешность подобных частотомеров находится в пределах 2%, и поэтому такие измерения вполне пригодны для бытового использования.
Резонансный способ измерения базируется на электрическом резонансе, возникающем в контуре с подстраиваемыми элементами. Частота, которую необходимо измерить, определяется по специальной шкале самого механизма подстройки.
Абрамян Евгений Павлович
Доцент кафедры электротехники СПбГПУ
Задать вопрос
Такой метод дает очень низкую погрешность, однако применяется только для частот больше 50 кГц.
Метод сравнения частот применяется в осциллографах, и основан на смешении эталонной частоты с измеряемой. При этом возникают биения определенной частоты. Когда же частота этих биений достигает нуля, то измеряемая частота становится равной эталонной. Далее, по полученной на экране фигуре с применением формул можно рассчитать искомую частоту электрического тока.
Ещё одно интересное видео о частоте переменного тока:
Переменный электрический ток
Переменный ток (AC — Alternating Current) — электрический ток, меняющий свою величину и направление с течением времени.
Часто в технической литературе переменным называют ток, который меняет только величину, но не меняет направление, например, пульсирующий ток.
Необходимо помнить при расчётах, что переменный ток в этом случае является лишь составляющей частью общего тока.
Такой вариант можно представить как переменный ток AC с постоянной составляющей DC.
Либо как постоянный ток с переменной составляющей, в зависимости от того, какая составляющая наиболее важна в контексте.
DC — Direct Current — постоянный ток, не меняющий своей величины и направления.
В реальности постоянный ток не может сохранять свою величину постоянной, поэтому существует условно в тех случаях, где можно пренебречь изменениями его постоянной величины, либо в качестве составляющей (DC) для периодически меняющегося электрического тока любой формы. Тогда величина DC будет равна среднему значению тока за период, и будет являться нулевой линией для переменной составляющей AC.
При синусоидальной форме тока, например в электросети, постоянная составляющая DC равна нулю.
Постоянный ток с переменной составляющей в виде пульсаций показан синей линией на верхнем графике рисунка.
Запись AC+DC в данном случае не является математической суммой, а лишь указывает на две составляющие тока. Суммируются мощности.
Величина тока будет равна квадратному корню из суммы квадратов двух величин — значения постоянной составляющей DC и среднеквадратичного значения переменной составляющей AC.
Термины AC и DC применимы как для тока, так и для напряжения.
Параметры переменного тока и напряжения
Величина переменного тока, как и напряжения, постоянно меняется во времени. Количественными показателями для измерений и расчётов применяются их следующие параметры:
Период T — время, в течении которого происходит один полный цикл изменения тока в оба направления относительно нуля или среднего значения.
Частота f — величина, обратная периоду, равная количеству периодов за одну секунду.
Один период в секунду это один герц (1 Hz). Частота f = 1/T
Циклическая частота ω — угловая частота, равная количеству периодов за 2π секунд.
ω = 2πf = 2π/T
Обычно используется при расчётах тока и напряжения синусоидальной формы. Тогда в пределах периода можно не рассматривать частоту и время, а исчисления производить в радианах или градусах. T = 2π = 360°
Начальная фаза ψ — величина угла от нуля (ωt = 0) до начала периода.
Измеряется в радианах или градусах. Показана на рисунке для синего графика синусоидального тока.
Начальная фаза может быть положительной или отрицательной величиной, соответственно справа или слева от нуля на графике.
Мгновенное значение — величина напряжения или тока измеренная относительно нуля в любой выбранный момент времени t.
i = i(t); u = u(t)
Последовательность всех мгновенных значений в любом интервале времени можно рассмотреть как функцию изменения тока или напряжения во времени.
Например, синусоидальный ток или напряжение можно выразить функцией:
i = Iampsin(ωt); u = Uampsin(ωt)
С учётом начальной фазы:
i = Iampsin(ωt + ψ); u = Uampsin(ωt + ψ)
Здесь Iamp и Uamp — амплитудные значения тока и напряжения.
Амплитудное значение — максимальное по модулю мгновенное значение за период.
Iamp = max|i(t)|; Uamp = max|u(t)|
Может быть положительным и отрицательным в зависимости от положения относительно нуля.
Часто вместо амплитудного значения применяется термин амплитуда тока (напряжения) — максимальное отклонение от нулевого значения.
Среднее значение (avg) — определяется как среднеарифметическое всех мгновенных значений за период T.
Среднее значение является постоянной составляющей DC напряжения и тока.
Для синусоидального тока (напряжения) среднее значение равно нулю.
Средневыпрямленное значение — среднеарифметическое модулей всех мгновенных значений за период.
Для синусоидального тока или напряжения средневыпрямленное значение равно среднеарифметическому за положительный полупериод.
Среднеквадратичное значение (rms) — определяется как квадратный корень из среднеарифметического квадратов всех
мгновенных значений за период.
Для синусоидального тока и напряжения амплитудой Iamp (Uamp)
среднеквадратичное значение определится из расчёта:
Среднеквадратичное — это действующее, эффективное значение, наиболее удобное для практических измерений и расчётов.
Является объективным количественным показателем для любой формы тока.
В активной нагрузке переменный ток совершает такую же работу за время периода,
что и равный по величине его среднеквадратичному значению постоянный ток.
Коэффициент амплитуды и коэффициент формы
Для удобства расчётов, связанных с измерением действующих значений при искажённых формах тока, используются коэффициенты, которыми связаны между собой
амплитудное, среднеквадратичное и средневыпрямленное значения.
Коэффициент амплитуды — отношение амплитудного значения к среднеквадратичному.
Для синусоидального тока и напряжения коэффициент амплитуды KA = √2 ≈ 1.414
Для тока и напряжения треугольной или пилообразной формы коэффициент амплитуды KA = √3 ≈ 1.732
Для переменного тока и напряжения прямоугольной формы коэффициент амплитуды KA = 1
Коэффициент формы — отношение среднеквадратичного значения к средневыпрямленному.
Для переменного синусоидального тока или напряжения коэффициент формы KФ 
≈ 1.111
Для тока и напряжения треугольной или пилообразной формы KФ 
≈ 1.155
Для переменного тока и напряжения прямоугольной формы KФ = 1
Замечания и предложения принимаются и приветствуются!
Частота электрического тока
- Частота электрического тока
-
временной параметр периодически (циклически) изменяющегося электрического тока (См. Электрический ток), выражающийся отношением числа полных циклов изменения тока к единице времени; величина, обратная периоду изменения тока. Измеряется в Герцах. Для синусоидального переменного тока используют понятие угловой частоты (См. Угловая частота), связанной с Ч. э. т. соотношением ω = 2πf (ω — угловая частота, f — Ч. э. т.). Во многих странах мира (в т. ч. в СССР) частота промышленного тока, вырабатываемого электростанциями, равна 50 гц, в США — 60 гц. В ряде стран на железных дорогах используют ток частотой 16 2/3 гц (для электрической тяги), а также частотой 25 и 75 гц (в системах автоматической блокировки, например, в рельсовых цепях (См. Рельсовая цепь)). В авиационной энергетике используют ток частотой 400 гц (в автономных системах энергопитания). В промышленных и с.-х. установках в некоторых случаях повышают рабочую частоту до 200—400 гц.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия.
1969—1978.
Смотреть что такое «Частота электрического тока» в других словарях:
-
Частота электрического тока — величина, обратная периоду электрического тока… Источник: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА . ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ. ГОСТ Р 52002 2003 (утв. Постановлением Госстандарта РФ от 09.01.2003 N 3 ст) … Официальная терминология
-
частота (электрического тока) — 234 частота (электрического тока) Величина, обратная периоду электрического тока. Примечание Аналогично определяют частоты электрического напряжения, электродвижущей силы, магнитного потока и т.д. Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
-
Частота электрического тока — English: Current frequency Величина, обратная периоду электрического тока. Примечание. Аналогично определяются частоты ЭДС, напряжения, магнитодвижущей силы, магнитного потока и т.д. (по ГОСТ 19880 74) Источник: Термины и определения в… … Строительный словарь
-
Частота (электрического тока) — 1. Величина, обратная периоду электрического тока Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий … Телекоммуникационный словарь
-
частота электрического тока — Величина, обратная периоду электрического тока … Политехнический терминологический толковый словарь
-
угловая частота синусоидального электрического тока — угловая частота синусоидального электрического тока; угловая частота Частота синусоидального электрического тока, умноженная на 2π … Политехнический терминологический толковый словарь
-
угловая частота (синусоидального электрического тока) — 241 угловая частота (синусоидального электрического тока) Скорость изменения фазы синусоидального электрического тока, равная частоте синусоидального электрического тока, умноженной на 2л. Примечание Аналогично определяют угловые частоты… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
-
частота — Величина, обратная периоду электрического тока. Примечание — Аналогично определяют частоты электрического напряжения, электродвижущей силы, магнитного потока и т. д. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы… … Справочник технического переводчика
-
Угловая частота (синусоидального электрического тока) — 1. Скорость изменения фазы синусоидального электрического тока, равная частоте синусоидального электрического тока, умноженной на 2pi Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий … Телекоммуникационный словарь
-
частота — 3.2 частота: Вероятность появления последствия (возникновения опасного события). Источник: ГОСТ Р ИСО/ТС 14798 2003: Лифты, эскалаторы и пассажирские конвейеры. Методология анализа риска 06.01.15 частота [ frequency]: Число циклов периодического… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Теория / 4.2. Основные параметры синусоидального тока
Анализ электрических цепей, в которых действуют
сигналы любой формы, можно свести к анализу цепей с синусоидальными
воздействиями. Поэтому изначально рассмотрим все особенности расчета цепей,
относящиеся к синусоидальным токам и напряжениям, а затем обобщим их на цепи с
другими видами воздействия.
Рассмотрим основные понятия, характеризующие переменный синусоидальный ток.
Синусоидальный ток является периодическим. Пусть ток изменяется
по закону синусов
График этой функции показан на рис. 4.3.
Дадим определение основным параметрам
синусоидального тока.
Мгновенное значение – это значение тока в данный момент времени.
Мгновенное значение меняется от точки к точке и обозначается строчной буквой i. Например, в момент времени t1 мгновенное
значение будет i1, в
момент времени t2 мгновенное значение будет i2.
Мгновенные значения переменного тока в течение одной
половины периода положительны, а в другие полпериода отрицательны. Одно из двух
возможных направлений тока в проводнике принимается условно за положительное
направление, этому направлению
соответствуют положительные мгновенные значения. И наоборот, другому
направлению тока в проводнике будут соответствовать отрицательные мгновенные
значения.
Введение понятия положительных направлений токов, ЭДС
и напряжений необходимо, во-первых, для правильного составления уравнений
Кирхгофа при расчете электрических цепей, а во-вторых – для анализа магнитных
цепей, так как направление магнитных потоков зависит от направления токов в проводниках.
Амплитуда – наибольшее значение переменного
тока. Амплитуда – это мгновенное значение, которое достигается в моменты
времени, для которых угол
Амплитуда тока
обозначается прописной буквой с индексом
– Im. Аналогично обозначаются амплитуды
напряжений – Um и
ЭДС – Em.
Периодом Т называется наименьший промежуток времени, за который мгновенное
значение тока, пройдя полный цикл, достигает первоначального значения. Период
измеряется в секундах [c].
Частота переменного
тока (циклическая) – величина, обратная периоду
Так как время
Т измеряется в секундах, частота f измеряется в или герцах. На
практике, как правило, пользуются понятием частоты, а не периода. Международная
стандартная частота равна 50 Гц.
Только в США и Японии применяется ток с частотой 60 Гц. В некоторых случаях применяется оборудование, работающее на
нестандартных частотах. Например, в авиации с целью уменьшения веса
оборудования используют частоту 400 – 800 Гц. В радиотехнике и технике связи передача
информации осуществляется на частотах до нескольких тысяч мегагерц.
Фаза или фазовый
угол – это угловое значение аргумента синусоидальной функции
Начальная фаза – значение фазы синусоидального тока в начальный момент времени t = 0:
Угловая частота – скорость изменения фазового угла. За время, равное периоду,
фазовый угол равномерно изменяется на 2π. Поэтому угловую частоту можно
определить как
так как
то угловая частота связана с циклической соотношением: