Co to jest częstotliwość?

Częstotliwość prądu przemiennego (ac) to liczba cykli na sekundę w sinusoidalnej fali ac. Częstotliwość to szybkość, z jaką prąd zmienia kierunek na sekundę. Jest ona mierzona w hercach (Hz), międzynarodowej jednostce miary, gdzie 1 herc jest równy 1 cyklowi na sekundę.

• Hertz (Hz) = Jeden herc jest równy jednemu cyklowi na sekundę.
• Cykl = Jedna pełna fala prądu zmiennego lub napięcia.
• Alternacja = Jedna połowa cyklu.
• Period = Czas wymagany do wytworzenia jednego pełnego cyklu fali.

W najbardziej podstawowym ujęciu, częstotliwość to częstotliwość, z jaką coś się powtarza. W przypadku prądu elektrycznego, częstotliwość jest liczbą powtórzeń sinusoidy, lub zakończenia cyklu od dodatniego do ujemnego.

Im więcej cykli, które występują w ciągu sekundy, tym wyższa częstotliwość.

Przykład: Jeśli mówi się, że prąd zmienny ma częstotliwość 3 Hz (patrz diagram poniżej), oznacza to, że jego kształt fali powtarza się 3 razy w ciągu 1 sekundy.

Częstotliwość jest zwykle używana do opisywania działania urządzeń elektrycznych. Poniżej przedstawiono kilka typowych zakresów częstotliwości:

• Częstotliwość linii zasilającej (zwykle 50 Hz lub 60 Hz).
• Napędy o zmiennej częstotliwości, które zwykle wykorzystują częstotliwość nośną 1-20 kiloherców (kHz).
• Zakres częstotliwości audio: 15 Hz do 20 kHz (zakres słyszalności człowieka).
• Częstotliwość radiowa: 30-300 kHz.
• Niska częstotliwość: 300 kHz do 3 megaherców (MHz).
• Średnia częstotliwość: 3-30 MHz.
• Wysoka częstotliwość: 30-300 MHz.

Obwody i urządzenia są często zaprojektowane do działania przy stałej lub zmiennej częstotliwości. Sprzęt zaprojektowany do pracy przy stałej częstotliwości działa nieprawidłowo, jeśli jest eksploatowany przy innej częstotliwości niż określona. Na przykład, silnik ac zaprojektowany do pracy z częstotliwością 60 Hz pracuje wolniej, jeśli częstotliwość spada poniżej 60 Hz, a szybciej, jeśli przekracza 60 Hz. W przypadku silników ac każda zmiana częstotliwości powoduje proporcjonalną zmianę prędkości obrotowej silnika. Innym przykładem jest zmniejszenie częstotliwości o 5% powoduje zmniejszenie prędkości silnika o 5%.

Jak mierzyć częstotliwość

Multimetr cyfrowy, który zawiera tryb licznika częstotliwości może mierzyć częstotliwość sygnałów ac i może również oferować następujące funkcje:

• RejestrowanieMIN/MAX, które pozwala na rejestrowanie pomiarów częstotliwości w określonym okresie lub w taki sam sposób, w jaki rejestrowane są pomiary napięcia, prądu lub rezystancji.
• Auto-range, który automatycznie wybiera zakres częstotliwości, z wyjątkiem sytuacji, gdy mierzone napięcie znajduje się poza zakresem pomiaru częstotliwości.

Sieci energetyczne różnią się w zależności od kraju. W Stanach Zjednoczonych sieć opiera się na wysoce stabilnym sygnale 60-hercowym, co oznacza, że cyklicznie zmienia się 60 razy na sekundę.

W Stanach Zjednoczonych energia elektryczna w gospodarstwach domowych opiera się na jednofazowym zasilaniu prądem przemiennym o napięciu 120 V. Moc mierzona w gniazdku ściennym w amerykańskim domu przyniesie sinusoidy, które oscylują między ±170 woltów, z prawdziwym napięciem skutecznym pomiaru na 120 woltów. Szybkość oscylacji będzie 60 cykli na sekundę.

Hertz jest nazwany po niemieckim fizyku Heinrich Hertz (1857-1894), pierwszy do nadawania i odbierania fal radiowych. Fale radiowe poruszają się z prędkością jednego cyklu na sekundę (1 Hz). (Podobnie, zegar tyka z częstotliwością 1 Hz.)

.