Obdobie a frekvencia striedavého prúdu
Tento pojem „striedavý elektrický prúd“ by sa mal chápať ako prúd, ktorý sa v priebehu času akýmkoľvek spôsobom mení, v súlade s pojmom „premenlivého množstva“ zavedeným v matematike. V elektrotechnike však pojem „striedavý elektrický prúd“ znamená elektrický prúd privádzaný v smere (na rozdiel od elektrický prúd s konštantným smerom) a teda vo veľkosti, pretože je fyzikálne nemožné predstaviť si zmeny v smere elektrického prúdu bez zodpovedajúcich zmien veľkosti.
Pohyb elektrónov vo vodiči, najprv v jednom a potom v druhom smere, sa nazýva oscilácia striedavého prúdu. Po prvej oscilácii nasleduje druhá, potom tretia atď. Keď prúd v drôte kmitá okolo neho, dochádza k zodpovedajúcej oscilácii magnetického poľa.
Čas jedného kmitu sa nazýva perióda a označuje sa písmenom T. Perióda sa vyjadruje v sekundách alebo v jednotkách zlomkov sekundy.Sú to: tisícina sekundy je milisekunda (ms) rovná 10-3 s, milióntina sekundy je mikrosekunda (μs) rovná 10-6 s a miliardtina sekundy je nanosekunda (ns ) rovná 10 -9 s.
Charakteristická dôležitá veličina striedavý prúd, je frekvencia. Predstavuje počet kmitov alebo počet periód za sekundu a označuje sa písmenom f alebo F. Jednotkou frekvencie je hertz, pomenovaný po nemeckom vedcovi G. Hertzovi a skrátený na písmená Hz (alebo Hz). Ak dôjde k jednej úplnej oscilácii za jednu sekundu, potom sa frekvencia rovná jednému hertzu. Keď sa za sekundu vyskytne desať vibrácií, frekvencia je 10 Hz. Frekvencia a obdobie sú recipročné:
a
Pri frekvencii 10 Hz je perióda 0,1 s. A ak je perióda 0,01 s, potom je frekvencia 100 Hz.
Frekvencia je najdôležitejšou charakteristikou striedavého prúdu.Elektrické stroje a zariadenia na striedavý prúd môžu normálne fungovať len pri frekvencii, pre ktorú sú navrhnuté. Paralelná prevádzka elektrických generátorov a staníc v spoločnej sieti je možná len pri rovnakej frekvencii. Preto je vo všetkých krajinách frekvencia striedavého prúdu vyrábaného elektrárňami normovaná zákonom.
V striedavej elektrickej sieti je frekvencia 50 Hz. Prúd tečie päťdesiatkrát za sekundu v jednom smere a päťdesiatkrát v opačnom smere. Svoju hodnotu amplitúdy dosiahne stokrát za sekundu a stokrát sa rovná nule, to znamená, že stokrát zmení svoj smer, keď prekročí nulovú hodnotu. Lampy pripojené k sieti zhasnú stokrát za sekundu a rozsvietia sa jasnejšie rovnako veľakrát, ale oko si to nevšimne kvôli vizuálnej zotrvačnosti, teda schopnosti uchovať prijaté dojmy asi 0,1 s.
Pri výpočte so striedavými prúdmi používajú aj uhlovú frekvenciu, ktorá sa rovná 2pif alebo 6,28f. Nemal by byť vyjadrený v hertzoch, ale v radiánoch za sekundu.
Pri akceptovanej frekvencii priemyselného prúdu 50 Hz je maximálna možná rýchlosť generátora 50 r / s (p = 1). Na tento počet otáčok sú stavané turbínové generátory, teda generátory poháňané parnými turbínami. Počet otáčok hydraulických turbín a nimi poháňaných vodíkových generátorov závisí od prírodných podmienok (predovšetkým od tlaku) a kolíše v širokých medziach, niekedy klesajúcich na 0,35 – 0,50 otáčok/s.
Počet otáčok má veľký vplyv na ekonomické ukazovatele stroja — rozmery a hmotnosť Hydrogenerátory s niekoľkými otáčkami za sekundu majú vonkajší priemer 3 až 5-krát väčší a vážia mnohonásobne viac ako turbínové generátory s rovnakým výkonom s n = 50 otáčok. V moderných alternátoroch sa ich magnetický systém otáča a vodiče, v ktorých sa indukuje EMF, sú umiestnené v stacionárnej časti stroja.
Striedavé prúdy sa zvyčajne delia podľa frekvencie. Prúdy s frekvenciou menšou ako 10 000 Hz sa nazývajú nízkofrekvenčné prúdy (LF prúdy). Pre tieto prúdy frekvencia zodpovedá frekvencii rôznych zvukov ľudského hlasu alebo hudobných nástrojov, a preto sa inak nazývajú audiofrekvenčné prúdy (okrem prúdov s frekvenciou pod 20 Hz, ktoré nezodpovedajú zvukovým frekvenciám) . V rádiotechnike sú nízkofrekvenčné prúdy široko používané, najmä pri rádiotelefónnom prenose.
Hlavnú úlohu v rádiovej komunikácii však zohrávajú striedavé prúdy s frekvenciou nad 10 000 Hz, nazývané vysokofrekvenčné prúdy alebo rádiové frekvencie (HF prúdy).Na meranie frekvencie týchto prúdov sa používajú tieto jednotky: kilohertz (kHz), rovný tisícom hertzov, megahertz (MHz), rovný miliónu hertzov, a gigahertz (GHz), rovný miliarde hertzov. Inak kilohertz, megahertz a gigahertz znamenajú kHz, MHz, GHz. Prúdy s frekvenciou stoviek megahertzov a vyššou sa nazývajú ultravysoko alebo ultravysokofrekvenčné prúdy (UHF a UHF).
Rádiové stanice fungujú pomocou HF striedavých prúdov s frekvenciou stoviek kilohertzov a vyššou. V modernej rádiovej technike sa na špeciálne účely využívajú prúdy s frekvenciou miliárd hertzov a existujú zariadenia, ktoré dokážu presne zmerať takéto ultravysoké frekvencie.