Mi a frekvencia?

A váltakozó áram (AC) frekvenciája a másodpercenkénti ciklusok száma egy AC szinuszhullámban. A frekvencia az a sebesség, amellyel az áram másodpercenként irányt változtat. Hertzben (Hz) mérik, egy nemzetközi mértékegységben, ahol 1 hertz másodpercenként 1 ciklusnak felel meg.

• Hertz (Hz) = Egy hertz másodpercenként egy ciklusnak felel meg.
• Ciklus = A váltakozó áram vagy feszültség egy teljes hulláma.
• Alternáció = Egy ciklus egyik fele.
• Periódus = Egy hullámforma egy teljes ciklusának előállításához szükséges idő.

A frekvencia a legalapvetőbb értelemben az, hogy valami milyen gyakran ismétlődik. Az elektromos áram esetében a frekvencia az, hogy egy szinuszhullám hányszor ismétlődik, vagyis hányszor fejez be egy pozitív-negatív ciklust.

Minél több ciklus fordul elő másodpercenként, annál nagyobb a frekvencia.

Példa: Ha egy váltakozó áramról azt mondjuk, hogy frekvenciája 3 Hz (lásd az alábbi ábrát), ez azt jelenti, hogy hullámformája 1 másodperc alatt 3-szor ismétlődik.

A frekvenciát általában az elektromos berendezések működésének leírására használják. Az alábbiakban néhány gyakori frekvenciatartományt ismertetünk:

• Tápvezetékfrekvencia (általában 50 Hz vagy 60 Hz).
• Változó frekvenciájú meghajtók, amelyek általában 1-20 kilohertz (kHz) vivőfrekvenciát használnak.
• Audiofrekvencia tartomány:
• Rádiófrekvencia: 30-300 kHz.
• Alacsony frekvencia: 300 kHz és 3 megahertz (MHz) között.
• Közepes frekvencia: 3-30 MHz.
• Magas frekvencia: 30-300 MHz.

Az áramköröket és berendezéseket gyakran úgy tervezik, hogy fix vagy változó frekvencián működjenek. A rögzített frekvencián való működésre tervezett berendezések rendellenesen működnek, ha a megadottól eltérő frekvencián működnek. Például egy 60 Hz-es frekvenciára tervezett váltóáramú motor lassabban működik, ha a frekvencia 60 Hz alá csökken, gyorsabban, ha 60 Hz fölé emelkedik. A váltakozó áramú motorok esetében a frekvencia bármilyen változása a motor fordulatszámának arányos változását okozza. Egy másik példa: a frekvencia 5%-os csökkentése a motor fordulatszámának 5%-os csökkenését eredményezi.

Hogyan lehet frekvenciát mérni

A frekvenciaszámláló üzemmódot tartalmazó digitális multiméter képes a váltóáramú jelek frekvenciájának mérésére, és a következőket is kínálhatja:

• MIN/MAX rögzítés, amely lehetővé teszi a frekvenciamérések rögzítését egy meghatározott időszak alatt vagy ugyanúgy, ahogy a feszültség-, áram- vagy ellenállásmérések rögzítése történik.
• Automatikus tartomány, amely automatikusan kiválasztja a frekvenciatartományt, kivéve, ha a mért feszültség a frekvenciamérési tartományon kívül esik.

A teljesítményrácsok nemzetenként eltérőek. Az USA-ban a hálózat egy nagyon stabil 60 hertzes jelre épül, ami azt jelenti, hogy másodpercenként 60-szor ciklikusan változik.

Az USA-ban a háztartási villamos energia egyfázisú, 120 voltos váltakozó áramú áramforráson alapul. Az amerikai otthonokban egy fali konnektorban mért teljesítmény ±170 volt között oszcilláló szinuszhullámokat eredményez, a valódi effektív feszültség pedig 120 voltot mér. Az oszcilláció sebessége 60 ciklus másodpercenként.

Hertz nevét Heinrich Hertz német fizikusról (1857-1894) kapta, aki elsőként sugárzott és fogott rádióhullámokat. A rádióhullámok másodpercenként egy ciklus (1 Hz) sebességgel terjednek. (Hasonlóképpen, egy óra is 1 Hz-cel ketyeg.)