Fazni pomak za izmjenične struje

Izmjenične struje istu frekvenciju mogu se međusobno razlikovati ne samo po amplitudi, već i po fazi, odnosno mogu biti fazno pomaknuti.

Ako dvije izmjenične struje istovremeno dosegnu vršne vrijednosti i istovremeno prođu kroz nulte vrijednosti, tada su te struje u fazi. U ovom slučaju, fazni pomak između struja je nula (slika 1, a).

Međutim, postoje slučajevi kada se vrijednosti amplitude (i nule) ovih struja ne podudaraju jedna s drugom u vremenu, odnosno postoji jedan ili drugi fazni pomak koji nije jednak nuli. Na sl. 1b prikazuje struje koje su fazno pomaknute za četvrtinu perioda (T / 4).

Fazni pomak obično se označava grčkim slovom φ i često se izražava u stupnjevima, pod pretpostavkom da je cijeli period 360°, kao što jedan puni okretaj odgovara 360°. Dakle, pomak faze za četvrtinu perioda označava se sa φ = 90 °, a kada su faze pomaknute za polovinu perioda, pišu φ = 180e.

Riža. 1. Različiti fazni pomaci između dvije izmjenične struje

Odnos između razdoblja izmjenične struje T i kuta od 360 ° može se utvrditi iz eksperimenta u kojem se dobiva izmjenični sinusoidni EMF s ravnomjernom rotacijom zavojnice (ili zavojnice) u jednoličnom magnetskom polju. U ovom slučaju za jedan okret svitka, t.j. tijekom svoje rotacije za kut od 360 °, EMF čini jednu potpunu sinusoidnu oscilaciju. Dakle, zapravo, period T odgovara kutu od 360 °.

Isto proizlazi iz matematičkog izraza za izmjeničnu struju, odnosno iz njezine jednadžbe. Ako naizmjenična struja započeo svoju promjenu od nulte faze kada je t = 0, ωt = 0 i sin ωt = 0, nakon jednog perioda će se pokazati

U ovoj točki fazni kut je 2π radijana ili 360° i stoga je sin ωt = sin 2π = sin 360° = 0. Kada se kut promijeni od 0 do 2π radijana ili 360°, sinus čini potpuni ciklus svojih promjena. Prema tome, izmjenična struja čini jedan potpuni titraj.

Mora se imati na umu da samo struje iste frekvencije mogu imati dobro definiran fazni pomak. Pri različitim frekvencijama struja fazni pomak između njih nije konstantan, već se cijelo vrijeme mijenja. Na primjer, za struje i1 i i2 prikazane na sl. 2 i s frekvencijama koje se međusobno razlikuju za faktor dva, fazni pomak u vremenskim trenucima prikazanim točkama 0, 1, 2, 3, 4 je 0, redom; 90; 180; 270; 360 °, tj. tijekom jednog perioda struje i1, vrijednost φ varira od 0 do 360 °.

Riža. 2. Promjenjivi fazni pomak između struja različitih frekvencija

Sve što je rečeno o faznom pomaku između struja vrijedi i za napone i elektromotorne sile. U nastavku ćemo razmotriti slučajeve u kojima će doći do faznog pomaka između napona i struje.