Chu kì và tần số của dòng điện xoay chiều
Thuật ngữ «dòng điện xoay chiều» này nên được hiểu là dòng điện thay đổi theo thời gian theo bất kỳ cách nào, phù hợp với khái niệm «đại lượng biến thiên» được giới thiệu trong toán học. Tuy nhiên, trong kỹ thuật điện, thuật ngữ «dòng điện xoay chiều» có nghĩa là một dòng điện được gán theo một hướng (trái ngược với dòng điện có chiều không đổi) và do đó về độ lớn, vì về mặt vật lý không thể tưởng tượng được những thay đổi về hướng của dòng điện mà không có những thay đổi tương ứng về độ lớn.
Chuyển động của các electron trong một dây dẫn, đầu tiên theo một hướng và sau đó theo hướng khác, được gọi là dao động của dòng điện xoay chiều. Sau dao động thứ nhất là dao động thứ hai, rồi dao động thứ ba, v.v. Khi dòng điện trong ống dây dao động xung quanh nó thì từ trường tương ứng sẽ xảy ra dao động.
Thời gian của một dao động được gọi là chu kỳ và được ký hiệu bằng chữ T. Chu kỳ được biểu thị bằng giây hoặc tính bằng đơn vị phân số của giây.Đó là: một phần nghìn giây là một phần nghìn giây (ms) bằng 10-3 giây, một phần triệu giây là một micro giây (μs) bằng 10-6 giây và một phần tỷ giây là một nano giây (ns ) bằng 10 -9 s.
Đại lượng quan trọng đặc trưng Dòng điện xoay chiều, là tần số. Nó đại diện cho số lần dao động hoặc số chu kỳ mỗi giây và được ký hiệu bằng chữ f hoặc F. Đơn vị tần số là hertz, được đặt theo tên của nhà khoa học người Đức G. Hertz và được viết tắt là các chữ cái Hz (hoặc Hz). Nếu một dao động toàn phần xảy ra trong một giây thì tần số bằng một hertz. Khi mười rung động xảy ra trong một giây, tần số là 10 Hz. Tần số và thời gian là nghịch đảo:
Và
Ở tần số 10 Hz, chu kỳ là 0,1 s. Và nếu khoảng thời gian là 0,01 giây thì tần số là 100 Hz.
Tần số là đặc tính quan trọng nhất của dòng điện xoay chiều, máy điện và các thiết bị sử dụng dòng điện xoay chiều chỉ có thể hoạt động bình thường ở tần số mà chúng được thiết kế. Hoạt động song song của các máy phát điện và trạm trong một mạng chung chỉ có thể ở cùng một tần số. Do đó, ở tất cả các quốc gia, tần số của dòng điện xoay chiều do các nhà máy điện sản xuất được tiêu chuẩn hóa theo luật.
Trong một mạng điện xoay chiều có tần số là 50 Hz. Dòng điện chạy năm mươi lần một giây theo một hướng và năm mươi lần theo hướng ngược lại. Nó đạt đến giá trị biên độ của nó một trăm lần mỗi giây và trở thành bằng không một trăm lần, nghĩa là nó thay đổi hướng của nó một trăm lần khi nó vượt qua giá trị bằng không. Các đèn kết nối với mạng tắt hàng trăm lần trong một giây và sáng hơn với cùng số lần, nhưng mắt không nhận thấy điều này do quán tính thị giác, tức là khả năng giữ lại các lần hiển thị nhận được trong khoảng 0,1 giây.
Khi tính toán với dòng điện xoay chiều, họ cũng sử dụng tần số góc, bằng 2pif hoặc 6,28f. Nó không nên được biểu thị bằng hertz, mà bằng radian trên giây.
Với tần số được chấp nhận của dòng điện công nghiệp là 50 Hz, tốc độ tối đa có thể của máy phát là 50 r / s (p = 1). Máy phát điện tua-bin được chế tạo cho số vòng quay này, tức là máy phát điện chạy bằng tua-bin hơi nước. Số vòng quay của tuabin thủy lực và máy phát hydro do chúng truyền động phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên (chủ yếu là áp suất) và dao động trong giới hạn rộng, có khi giảm xuống 0,35 - 0,50 vòng/giây.
Số vòng quay có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế của máy - kích thước và trọng lượng Máy phát điện thủy điện vài vòng quay trên giây có đường kính ngoài lớn hơn từ 3 đến 5 lần và nặng hơn nhiều lần so với máy phát điện tua-bin có cùng công suất với n = 50 vòng quay. Trong các máy phát điện hiện đại, hệ thống từ tính của chúng quay và các dây dẫn tạo ra EMF được đặt trong phần cố định của máy.
Dòng điện xoay chiều thường được chia theo tần số. Dòng điện có tần số nhỏ hơn 10.000 Hz được gọi là dòng điện tần số thấp (dòng điện LF). Đối với các dòng điện này, tần số tương ứng với tần số của các âm thanh khác nhau của giọng nói con người hoặc nhạc cụ, do đó chúng còn được gọi là dòng điện tần số âm thanh (ngoại trừ dòng điện có tần số dưới 20 Hz, không tương ứng với tần số âm thanh) . Trong kỹ thuật vô tuyến điện, dòng điện tần số thấp được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là trong truyền dẫn điện thoại vô tuyến.
Tuy nhiên, vai trò chính trong liên lạc vô tuyến được thực hiện bởi các dòng điện xoay chiều có tần số trên 10.000 Hz, được gọi là dòng điện cao tần hoặc tần số vô tuyến (dòng điện HF).Để đo tần số của các dòng điện này, người ta sử dụng các đơn vị sau: kilohertz (kHz), bằng một nghìn hertz, megahertz (MHz), bằng một triệu hertz và gigahertz (GHz), bằng một tỷ hertz. Mặt khác, kilohertz, megahertz và gigahertz là viết tắt của kHz, MHz, GHz. Dòng điện có tần số hàng trăm megahertz trở lên được gọi là dòng điện siêu cao hoặc siêu cao tần (UHF và UHF).
Các đài phát thanh hoạt động bằng dòng điện xoay chiều HF có tần số hàng trăm kilohertz trở lên. Trong công nghệ vô tuyến hiện đại, các dòng điện có tần số hàng tỷ hertz được sử dụng cho các mục đích đặc biệt và có những thiết bị có thể đo chính xác các tần số siêu cao như vậy.