交流の周期と周波数

この「交流電流」という用語は、数学に導入された「可変量」の概念に従って、時間の経過とともに何らかの形で変化する電流として理解されるべきです。しかし、電気工学では、「交流」という用語は、ある方向に付加された電流を意味するようになりました。 一定方向の電流) 対応する大き​​さの変化なしに電流の方向の変化を想像することは物理的に不可能であるため、したがって大きさも異なります。

導体内の電子の、最初は一方向に、次にもう一方の方向に移動することを交流振動と呼びます。最初の振動の後に、2 番目、3 番目というように続きます。ワイヤ内の電流がワイヤの周囲で振動すると、対応する磁場の振動が発生します。

1 回の振動の時間は周期と呼ばれ、文字 T で表されます。周期は秒または秒の端数の単位で表されます。これらは次のとおりです。1000 分の 1 秒は 10-3 秒に相当するミリ秒 (ms)、100 万分の 1 秒は 10-6 秒に相当するマイクロ秒 (μs)、10 億分の 1 秒はナノ秒 (ns) ) 10 -9 秒に等しい。

特性重要量 交流電流、周波数です。これは 1 秒あたりの振動数または周期数を表し、文字 f または F で表されます。周波数の単位はヘルツで、ドイツの科学者 G. ヘルツにちなんで名付けられ、文字 Hz (または Hz) と略されます。 1 秒間に 1 回の完全な振動が発生すると、周波数は 1 ヘルツに等しくなります。 1 秒間に 10 回の振動が発生すると、周波数は 10 Hz になります。周波数と周期は逆数です。

と

周波数 10 Hz では、周期は 0.1 秒です。周期が 0.01 秒の場合、周波数は 100 Hz になります。

周波数は交流の最も重要な特性であり、電気機械や交流機器は、設計された周波数でのみ正常に動作します。共通ネットワーク内の発電機とステーションの並列運転は、同じ周波数でのみ可能です。したがって、発電所によって生成される交流の周波数は、すべての国で法律によって標準化されています。

AC 電気ネットワークでは、周波数は 50 Hz です。電流は 1 秒間に一方向に 50 回、逆方向に 50 回流れます。 1 秒あたり 100 回振幅値に達し、100 回ゼロになります。つまり、ゼロ値と交差するときに 100 回方向が変わります。ネットワークに接続されたランプは 1 秒間に 100 回消灯し、同じ回数だけ明るく点灯しますが、目は視覚慣性、つまり受け取った印象を約 0.1 秒間保持する能力により、これに気づきません。

交流で計算する場合は、2pif または 6.28f に等しい角周波数も使用します。ヘルツではなく、ラジアン/秒で表現する必要があります。

工業用電流の許容周波数 50 Hz では、発電機の可能な最大速度は 50 r/s (p = 1) です。タービン発電機はこの回転数に合わせて作られており、蒸気タービンによって駆動される発電機です。水力タービンとそれによって駆動される水素発生装置の回転数は自然条件 (主に圧力) に依存し、広い範囲内で変動し、場合によっては 0.35 ～ 0.50 回転/秒まで低下します。

回転数は、機械の寸法と重量という経済指標に大きな影響を与えます。1 秒あたり数回転の水力発電機は、同じ出力のタービン発電機に比べて外径が 3 ～ 5 倍大きく、重量が何倍にもなります。 n = 50 回転。最新のオルタネーターでは、磁気システムが回転し、EMF が誘導されるワイヤーが機械の固定部分に配置されます。

交流は通常、周波数で割られます。周波数が 10,000 Hz 未満の電流は、低周波電流 (LF 電流) と呼ばれます。これらの電流の周波数は人間の声や楽器のさまざまな音の周波数に対応しているため、別名可聴周波数電流と呼ばれます（可聴周波数に対応しない 20 Hz 未満の周波数の電流を除く）。 。無線工学では、特に無線電話伝送において、低周波電流が広く使用されています。

ただし、無線通信における主な役割は、高周波電流または無線周波数 (HF 電流) と呼ばれる、10,000 Hz を超える周波数の交流によって演じられます。これらの電流の周波数を測定するには、キロヘルツ (kHz) (1000 ヘルツに相当)、メガヘルツ (MHz) (100 万ヘルツに相当)、およびギガヘルツ (GHz) (10 億ヘルツに相当) の単位が使用されます。それ以外の場合、キロヘルツ、メガヘルツ、およびギガヘルツは、kHz、MHz、GHz を表します。数百メガヘルツ以上の周波数の電流は、超高周波電流または超短波電流 (UHF および UHF) と呼ばれます。

ラジオ局は、数百キロヘルツ以上の周波数の HF 交流を使用して動作します。現代の無線技術では、数十億ヘルツの周波数の電流が特別な目的に使用されており、そのような超高周波を正確に測定できるデバイスがあります。