Pha, góc pha và độ lệch pha là gì

Khi nói về dòng điện xoay chiều, người ta thường làm việc với các thuật ngữ như "pha", "góc pha", "độ lệch pha". Điều này thường đề cập đến dòng điện xoay chiều hoặc dao động hình sin (thu được bằng cách chỉnh lưu dòng điện hình sin).

Vì sự thay đổi định kỳ của EMF trong mạng hoặc dòng điện trong mạch là quá trình dao động điều hòa, thì hàm mô tả quá trình này là điều hòa, nghĩa là sin hoặc cosin, tùy thuộc vào trạng thái ban đầu của hệ dao động.

Đối số của hàm trong trường hợp này chỉ là pha, nghĩa là vị trí của đại lượng dao động (dòng điện hoặc điện áp) tại mỗi thời điểm được xem xét so với thời điểm bắt đầu dao động. Và hàm tự nhận giá trị của đại lượng dao động tại cùng một thời điểm.

Giai đoạn

Để hiểu rõ hơn ý nghĩa của thuật ngữ «pha», chúng ta hãy chuyển sang biểu đồ về sự phụ thuộc của điện áp trong mạng xoay chiều một pha vào thời gian. Ở đây chúng ta thấy rằng điện áp thay đổi từ một giá trị cực đại nhất định Um thành -Um, định kỳ đi qua 0.

Trong quá trình thay đổi, điện áp giả định nhiều giá trị tại mỗi thời điểm, theo định kỳ (sau một khoảng thời gian T), nó trở về giá trị mà từ đó việc theo dõi điện áp này bắt đầu.

Chúng ta có thể nói rằng tại bất kỳ thời điểm nào, điện áp ở một pha nhất định, điều này phụ thuộc vào một số yếu tố: vào thời gian t đã trôi qua kể từ khi bắt đầu dao động, vào tần số góc và vào pha ban đầu. Trong ngoặc đơn là pha dao động toàn phần tại thời điểm hiện tại t. Psi là giai đoạn ban đầu.

Góc pha

Giai đoạn ban đầu còn được gọi là trong kỹ thuật điện góc pha ban đầuvì pha được đo bằng radian hoặc độ, giống như tất cả các góc hình học thông thường. Giới hạn chuyển pha nằm trong khoảng từ 0 đến 360 độ hoặc 0 đến 2 * pi radian.

Trong hình trên, có thể thấy rằng tại thời điểm bắt đầu quan sát điện áp xoay chiều U, giá trị của nó không bằng 0, nghĩa là pha đã lệch khỏi 0 trong ví dụ này ở một góc nhất định Psi bằng khoảng 30 độ hoặc pi / 6 radian — đây là và là góc pha ban đầu.

Là một phần của đối số của hàm hình sin, Psi không đổi vì góc này được xác định khi bắt đầu quan sát điện áp thay đổi và sau đó nói chung không thay đổi. Tuy nhiên, sự hiện diện của nó xác định sự dịch chuyển tổng thể của đường cong hình sin so với gốc tọa độ.

Khi điện áp dao động hơn nữa, góc pha dòng điện thay đổi và điện áp thay đổi theo nó.

Đối với hàm hình sin, nếu tổng góc pha (đầy đủ pha, có tính đến pha ban đầu) bằng 0, 180 độ (pi radian) hoặc 360 độ (2 * pi radian), thì điện áp giả định bằng 0 và nếu góc pha nhận giá trị 90 độ (pi / 2 radian) hoặc 270 độ (3 * pi / 2 radian), thì tại những thời điểm như vậy, điện áp lệch cực đại so với 0.

chuyển pha

Thông thường, trong quá trình đo điện trong các mạch có dòng điện hình sin xoay chiều (điện áp), cả dòng điện và điện áp trong mạch được điều tra đều được quan sát đồng thời. Các đồ thị dòng điện và điện áp sau đó được vẽ trên một mặt phẳng tọa độ chung.

Trong trường hợp này, tần số thay đổi của dòng điện và điện áp là giống hệt nhau, nhưng khác nhau, nếu bạn nhìn vào đồ thị, các pha ban đầu của chúng. Trong trường hợp này họ nói đối với sự lệch pha giữa dòng điện và điện áp, nghĩa là đối với sự khác biệt giữa các góc pha ban đầu của chúng.

Nói cách khác, sự dịch pha xác định mức độ dịch chuyển của một sóng hình sin theo thời gian so với sóng kia. Độ lệch pha, giống như góc pha, được đo bằng độ hoặc radian. Trong pha, sin có chu kỳ bắt đầu sớm hơn là dẫn đầu và sin có chu kỳ bắt đầu muộn hơn trong pha là trễ. Độ lệch pha thường được ký hiệu bằng chữ Phi.

Ví dụ, độ lệch pha giữa các điện áp trên dây dẫn của mạng điện xoay chiều ba pha so với nhau là không đổi và bằng 120 độ hoặc 2 * pi / 3 radian.