T
Perioada
Perioada este intervalul minim de timp în care are loc o oscilație completă a mărimii periodice. Unitatea de măsură este secunda.
Noțiuni generale
Curentul alternativ se modifică periodic ca valoare și ca direcție
Curentul alternativ este un curent care se modifică, la intervale egale de timp numite perioade, atât ca mărime, cât și ca direcție. Se notează CA sau AC. Curenții ale căror valori se repetă la intervale egale de timp în aceeași succesiune se numesc curenți periodici.
Rețelele electrice de transmisie și distribuție a energiei electrice în curent alternativ au frecvența standardizată de 50 Hz. În SUA și Japonia se utilizează și frecvența de 60 Hz. Această frecvență este numită frecvență industrială.
Mărimi periodice
Perioada, frecvența și pulsația descriu repetarea oscilațiilor
f
Frecvența
Frecvența este numărul de perioade cuprins în unitatea de timp. Se măsoară în hertz (Hz).
f = 1 / T
ω
Frecvența unghiulară
Produsul frecvenței cu 2π se numește frecvență unghiulară sau pulsație. Unitatea de măsură este radianul pe secundă (rad/s).
ω = 2πf = 2π / T
Valori instantanee
Amplitudinea este valoarea maximă a unei mărimi sinusoidale
Valoarea maximă a mărimilor instantanee care variază periodic pe durata unei perioade se numește amplitudine. Amplitudinile curentului, tensiunii și tensiunii electromotoare se notează cu Im, Um și Em.
Valorile instantanee ale acestor mărimi se exprimă astfel:
i = Im · sin ωt
u = Um · sin ωt
e = Em · sin ωt
O mărime sinusoidală este o mărime alternativă a cărei variație în timp are formă sinusoidală.
Generator de curent alternativ
Rotirea unei spire într-un câmp magnetic produce o tensiune electromotoare sinusoidală
O tensiune electromotoare alternativă sinusoidală poate fi produsă prin rotirea unui cadru bobinat într-un câmp magnetic uniform. Principiul acestui generator simplu este același cu cel al generatoarelor industriale de curent alternativ.
Cadrul este antrenat într-o mișcare de rotație uniformă în jurul axei sale de simetrie, într-un câmp magnetic uniform și invariabil în timp. Inducția magnetică B este perpendiculară pe axa de rotație.
Capetele active ale cadrului sunt conectate la două inele izolate între ele și față de carcasa instalației. Periile instalate pe inele permit conectarea unei rezistențe de sarcină.
În timpul unei rotații complete, planul cadrului descrie un unghi de 360°. În părțile active ale înfășurării se induce o tensiune electromotoare sinusoidală.
Ω = α / t = 2π / T = 2πf = ω
Pentru un generator cu o singură pereche de poli, unei rotații complete a rotorului îi corespunde o perioadă a tensiunii electromotoare. La borne apare o tensiune sinusoidală, iar conectarea unei sarcini determină apariția unui curent sinusoidal.
Fază și defazaj
Fazorii reprezintă mărimile sinusoidale prin vectori rotativi
În regim sinusoidal, curenții și tensiunile dintr-un circuit sunt mărimi variabile sinusoidal în timp. Frecvența lor este aceeași și este determinată de sursă. O funcție sinusoidală este determinată de frecvență, amplitudine și faza inițială.
i
Curentul instantaneu
i = Im · sin(ωt + Ψi)
ωt + Ψi este faza curentului, iar Ψi este faza sa inițială.
u
Tensiunea instantanee
u = Um · sin(ωt + Ψu)
ωt + Ψu este faza tensiunii, iar Ψu este faza sa inițială.
φ
Defazajul
Diferența dintre fazele inițiale ale tensiunii și curentului reprezintă defazajul:
φ = Ψu − Ψi
Ansamblul mai multor vectori rotativi ai mărimilor sinusoidale cu aceeași frecvență se numește diagramă fazorială. Reprezentarea fazorială simplifică determinarea sumei și diferenței mărimilor sinusoidale.
Un fazor poate fi reprezentat și printr-un număr complex, al cărui modul corespunde valorii eficace, iar argumentul corespunde fazei inițiale.
Verificare
Întrebări pentru autoevaluare
- Ce numim curent alternativ?
- Ce exprimă T, f și ω și care sunt unitățile de măsură ale acestor mărimi?
- Cum putem determina defazajul dintre două mărimi sinusoidale?
- Care mărime este mai mare: valoarea eficace sau valoarea maximă și de câte ori?
- Ce numim fază inițială și cum se notează aceasta?