Период и фреквенција наизменичне струје

Под овим појмом „наизменична електрична струја“ треба разумети струју која се током времена мења на било који начин, у складу са концептом „променљиве количине“ који је уведен у математику. У електротехници, међутим, термин „наизменична електрична струја“ је почео да означава електричну струју импутирану у правцу (за разлику од електрична струја са сталним правцем) а самим тим и по величини, будући да је физички немогуће замислити промене електричне струје у правцу без одговарајућих промена величине.

Кретање електрона у проводнику, прво у једном, а затим у другом смеру, назива се осциловање наизменичне струје. Након прве осцилације следи друга, па трећа итд. Када струја у жици осцилује око ње, јавља се одговарајућа осцилација магнетног поља.

Време једне осцилације назива се период и означава се словом Т. Период се изражава у секундама или у јединицама делића секунде.То су: хиљадити део секунде је милисекунда (мс) једнака 10-3 с, милионити део секунде је микросекунда (μс) једнака 10-6 с, а милијардити део секунде је наносекунда (нс ) једнако 10 -9 с.

Карактеристична важна количина наизменична струја, је фреквенција. Представља број осцилација или број периода у секунди и означава се словом ф или Ф. Јединица фреквенције је херц, названа по немачком научнику Г. Херцу и скраћено словима Хз (или Хз). Ако се једна потпуна осцилација догоди у једној секунди, онда је фреквенција једнака једном херцу. Када се десет вибрација догоди у року од једне секунде, фреквенција је 10 Хз. Учесталост и период су реципрочни:

и

На фреквенцији од 10 Хз, период је 0,1 с. А ако је период 0,01 с, онда је фреквенција 100 Хз.

Фреквенција је најважнија карактеристика наизменичне струје.Електричне машине и уређаји наизменичне струје могу нормално да раде само на фреквенцији за коју су пројектовани. Паралелни рад електричних агрегата и станица у заједничкој мрежи могућ је само на истој фреквенцији. Због тога је у свим земљама фреквенција наизменичне струје коју производе електране нормирана законом.

У електричној мрежи наизменичне струје фреквенција је 50 Хз. Струја тече педесет пута у секунди у једном правцу и педесет пута у супротном смеру. Своју амплитудну вредност достиже сто пута у секунди и постаје једнака нули сто пута, односно мења правац сто пута када пређе нулту вредност. Лампе повезане на мрежу се гасе сто пута у секунди и светле јаче исто толико пута, али око то не примећује због визуелне инерције, односно способности задржавања примљених утисака око 0,1 с.

Приликом рачунања са наизменичним струјама користе се и угаона фреквенција, која је једнака 2пиф или 6,28ф. Не би требало да се изражава у херцима, већ у радијанима у секунди.

Са прихваћеном фреквенцијом индустријске струје од 50 Хз, максимална могућа брзина генератора је 50 р / с (п = 1). За овај број обртаја се израђују турбински генератори, односно генератори на парне турбине. Број обртаја хидрауличних турбина и генератора водоника који се њима покрећу зависи од природних услова (пре свега од притиска) и варира у широким границама, понекад се смањује на 0,35—0,50 обртаја у секунди.

Број обртаја има велики утицај на економске показатеље машине — димензије и тежину Хидрогенератори са неколико обртаја у секунди имају спољашњи пречник 3 до 5 пута већи и вишеструко већу масу од турбогенератора исте снаге са н = 50 обртаја. Код савремених алтернатора њихов магнетни систем се ротира, а жице у којима се индукује ЕМФ постављају се у стационарни део машине.

Наизменичне струје се обично деле по фреквенцији. Струје са фреквенцијом мањом од 10.000 Хз називају се нискофреквентне струје (ЛФ струје). За ове струје, фреквенција одговара фреквенцији различитих звукова људског гласа или музичких инструмената, па се иначе називају струјама аудио фреквенције (осим струја фреквенције испод 20 Хз, које не одговарају аудио фреквенцијама) . У радиотехници широко се користе нискофреквентне струје, посебно у радиотелефонском преносу.

Међутим, главну улогу у радио комуникацији имају наизменичне струје са фреквенцијом изнад 10.000 Хз, које се називају високофреквентне струје или радио-фреквенције (ХФ струје).За мерење фреквенције ових струја користе се следеће јединице: килохерц (кХз), једнак хиљаду херца, мегахерц (МХз), једнак милион херца, и гигахерц (ГХз), једнак милијарди херца. Иначе, килохерц, мегахерц и гигахерц означава кХз, МХз, ГХз. Струје са фреквенцијом од стотине мегахерца и више називају се струје ултрависоке или ултрависоке фреквенције (УХФ и УХФ).

Радио станице раде користећи ХФ наизменичне струје са фреквенцијом од стотине килохерца и више. У савременој радио технологији за посебне намене се користе струје са фреквенцијом од милијарди херца, а постоје уређаји који могу прецизно да измере такве ултрависоке фреквенције.