Wat is frequentie?

De frequentie van wisselstroom (ac) is het aantal cycli per seconde in een ac sinusgolf. Frequentie is de snelheid waarmee de stroom per seconde van richting verandert. Zij wordt gemeten in hertz (Hz), een internationale meeteenheid waarbij 1 hertz gelijk is aan 1 cyclus per seconde.

• Hertz (Hz) = Eén hertz is gelijk aan één cyclus per seconde.
• Cyclus = Eén volledige golf van wisselstroom of wisselspanning.
• Wisseling = Een helft van een cyclus.
• Periode = De tijd die nodig is om één volledige cyclus van een golfvorm te produceren.

Op zijn meest basaal, frequentie is hoe vaak iets zich herhaalt. In het geval van elektrische stroom is frequentie het aantal keren dat een sinusgolf een positieve-negatieve cyclus herhaalt, of voltooit.

Hoe meer cycli er per seconde voorkomen, hoe hoger de frequentie.

Voorbeeld: Als van een wisselstroom wordt gezegd dat hij een frequentie van 3 Hz heeft (zie onderstaand diagram), betekent dit dat de golfvorm zich 3 keer in 1 seconde herhaalt.

Frequentie wordt gewoonlijk gebruikt om de werking van elektrische apparatuur te beschrijven. Hieronder volgen enkele veel voorkomende frequentiebereiken:

• Frequentie van het elektriciteitsnet (gewoonlijk 50 Hz of 60 Hz).
• Variabele-frequentieregelaars, die gewoonlijk een draaggolffrequentie van 1-20 kilohertz (kHz) gebruiken.
• Audio-frequentiebereik: 15 Hz tot 20 kHz (het bereik van het menselijk gehoor).
• Radio frequentie: 30-300 kHz.
• Lage frequentie: 300 kHz tot 3 megahertz (MHz).
• Middelfrequentie: 3-30 MHz.
• Hoge frequentie: 30-300 MHz.

Circuits en apparatuur zijn vaak ontworpen om te werken op een vaste of variabele frequentie. Apparatuur die is ontworpen om op een vaste frequentie te werken, presteert abnormaal als deze op een andere frequentie werkt dan gespecificeerd. Bijvoorbeeld, een wisselstroommotor die is ontworpen om te werken bij 60 Hz werkt langzamer als de frequentie onder de 60 Hz daalt, en sneller als de frequentie boven de 60 Hz komt. Voor wisselstroommotoren veroorzaakt elke wijziging van de frequentie een evenredige wijziging van het motortoerental. Een ander voorbeeld is dat een verlaging van de frequentie met 5% een verlaging van de motorsnelheid met 5% veroorzaakt.

Hoe frequentie te meten

Een digitale multimeter die een frequentieteller-modus bevat, kan de frequentie van ac-signalen meten en kan ook het volgende bieden:

• MIN/MAX-registratie, waarmee frequentiemetingen over een bepaalde periode kunnen worden geregistreerd of op dezelfde manier spannings-, stroom- of weerstandsmetingen worden geregistreerd.
• Auto-bereik, waarmee automatisch het frequentiebereik wordt gekozen, behalve wanneer de gemeten spanning buiten het frequentiemeetbereik valt.

De elektriciteitsnetten verschillen per land. In de VS is het net gebaseerd op een zeer stabiel 60-hertz-signaal, wat betekent dat het 60 keer per seconde cyclust.

In de VS is de elektrische stroom voor huishoudens gebaseerd op een eenfasige, 120-volt wisselstroomvoeding. Stroom gemeten aan een stopcontact in een huis in de VS zal sinusgolven opleveren die oscilleren tussen ±170 volt, waarbij de true-rms spanning 120 volt bedraagt. De oscillatiesnelheid bedraagt 60 cycli per seconde.

Hertz is genoemd naar de Duitse natuurkundige Heinrich Hertz (1857-1894), die als eerste radiogolven uitzond en ontving. Radiogolven verplaatsen zich met één cyclus per seconde (1 Hz). (Op dezelfde manier tikt een klok met 1 Hz.)