Periodo e frequenza della corrente alternata

Con questo termine «corrente elettrica alternata» si intende una corrente che varia in qualsiasi modo nel tempo, secondo il concetto di «quantità variabile» introdotto in matematica. Nell'ingegneria elettrica, tuttavia, il termine «corrente elettrica alternata» venne a significare una corrente elettrica imputata in una direzione (al contrario di corrente elettrica con direzione costante) e quindi in grandezza, poiché è fisicamente impossibile immaginare variazioni di direzione della corrente elettrica senza corrispondenti variazioni di grandezza.

Il movimento degli elettroni in un conduttore, prima in una direzione e poi nell'altra, è chiamato oscillazione di corrente alternata. La prima oscillazione è seguita dalla seconda, poi dalla terza, ecc. Quando la corrente nel filo oscilla attorno ad esso, si verifica una corrispondente oscillazione del campo magnetico.

Il tempo di un'oscillazione è chiamato periodo ed è indicato dalla lettera T. Il periodo è espresso in secondi o in unità di frazioni di secondo.Questi sono: un millesimo di secondo è un millisecondo (ms) pari a 10-3 s, un milionesimo di secondo è un microsecondo (μs) pari a 10-6 s, e un miliardesimo di secondo è un nanosecondo (ns ) pari a 10 -9 s.

Grandezza importante caratteristica corrente alternata, è la frequenza. Rappresenta il numero di oscillazioni o il numero di periodi al secondo ed è indicato con la lettera fo F. L'unità di frequenza è l'hertz, dal nome dello scienziato tedesco G. Hertz e abbreviato con le lettere Hz (o Hz). Se un'oscillazione completa si verifica in un secondo, la frequenza è uguale a un hertz. Quando si verificano dieci vibrazioni in un secondo, la frequenza è di 10 Hz. Frequenza e periodo sono reciproci:

E

Ad una frequenza di 10 Hz, il periodo è di 0,1 s. E se il periodo è 0,01 s, la frequenza è 100 Hz.

La frequenza è la caratteristica più importante della corrente alternata Le macchine elettriche e i dispositivi a corrente alternata possono funzionare normalmente solo alla frequenza per la quale sono progettati. Il funzionamento in parallelo di generatori elettrici e stazioni in una rete comune è possibile solo alla stessa frequenza. Pertanto, in tutti i paesi la frequenza della corrente alternata prodotta dalle centrali elettriche è standardizzata per legge.

In una rete elettrica CA, la frequenza è di 50 Hz. La corrente scorre cinquanta volte al secondo in una direzione e cinquanta volte nella direzione opposta. Raggiunge il suo valore di ampiezza cento volte al secondo e diventa uguale a zero cento volte, cioè cambia direzione cento volte quando attraversa il valore zero. Le lampade collegate alla rete si spengono cento volte al secondo e si accendono più intensamente lo stesso numero di volte, ma l'occhio non se ne accorge a causa dell'inerzia visiva, cioè della capacità di trattenere le impressioni ricevute per circa 0,1 s.

Quando calcolano con correnti alternate, usano anche la frequenza angolare, che è pari a 2pif o 6.28f. Non va espresso in hertz, ma in radianti al secondo.

Con la frequenza accettata della corrente industriale di 50 Hz, la velocità massima possibile del generatore è 50 r / s (p = 1). Per questo numero di giri sono costruiti generatori a turbina, cioè generatori azionati da turbine a vapore. Il numero di giri delle turbine idrauliche e dei generatori di idrogeno da esse azionati dipende dalle condizioni naturali (principalmente dalla pressione) e oscilla entro ampi limiti, talvolta diminuendo a 0,35 - 0,50 giri / sec.

Il numero di giri ha una grande influenza sugli indicatori economici della macchina: dimensioni e peso Gli idrogeneratori con pochi giri al secondo hanno un diametro esterno da 3 a 5 volte maggiore e pesano molte volte di più rispetto ai generatori a turbina con la stessa potenza con n = 50 giri. Nei moderni alternatori, il loro sistema magnetico ruota e i fili in cui viene indotto l'EMF sono posizionati nella parte fissa della macchina.

Le correnti alternate sono generalmente divise per frequenza. Le correnti con una frequenza inferiore a 10.000 Hz sono chiamate correnti a bassa frequenza (correnti LF). Per queste correnti la frequenza corrisponde alla frequenza dei vari suoni della voce umana o degli strumenti musicali, e quindi sono altrimenti chiamate correnti di frequenza audio (ad eccezione delle correnti con frequenza inferiore a 20 Hz, che non corrispondono a frequenze audio) . Nell'ingegneria radiofonica, le correnti a bassa frequenza sono ampiamente utilizzate, specialmente nella trasmissione radiotelefonica.

Tuttavia, il ruolo principale nelle comunicazioni radio è svolto dalle correnti alternate con frequenza superiore a 10.000 Hz, dette correnti ad alta frequenza o radiofrequenze (correnti HF).Per misurare la frequenza di queste correnti si utilizzano le seguenti unità: kilohertz (kHz), pari a mille hertz, megahertz (MHz), pari a un milione di hertz, e gigahertz (GHz), pari a un miliardo di hertz. Altrimenti, kilohertz, megahertz e gigahertz stanno per kHz, MHz, GHz. Le correnti con una frequenza di centinaia di megahertz e superiori sono chiamate correnti ad altissima o ad altissima frequenza (UHF e UHF).

Le stazioni radio funzionano utilizzando correnti alternate HF con una frequenza di centinaia di kilohertz e superiore. Nella moderna tecnologia radio, le correnti con una frequenza di miliardi di hertz vengono utilizzate per scopi speciali e esistono dispositivi in ​​​​grado di misurare con precisione tali frequenze ultra elevate.