Was ist Frequenz?

Die Wechselstromfrequenz ist die Anzahl der Zyklen pro Sekunde in einer Sinuswelle. Die Frequenz ist die Geschwindigkeit, mit der der Strom pro Sekunde seine Richtung ändert. Sie wird in Hertz (Hz) gemessen, einer internationalen Maßeinheit, bei der 1 Hertz einem Zyklus pro Sekunde entspricht.

• Hertz (Hz) = Ein Hertz entspricht einem Zyklus pro Sekunde.
• Zyklus = Eine vollständige Welle des Wechselstroms oder der Wechselspannung.
• Alternation = Eine Hälfte eines Zyklus.
• Periode = Die Zeit, die erforderlich ist, um einen vollständigen Zyklus einer Wellenform zu erzeugen.

Am einfachsten ist die Frequenz die Häufigkeit, mit der sich etwas wiederholt. Im Fall von elektrischem Strom ist die Frequenz die Anzahl der Wiederholungen einer Sinuswelle oder der Abschluss eines Positiv-Negativ-Zyklus.

Je mehr Zyklen pro Sekunde auftreten, desto höher ist die Frequenz.

Beispiel: Wenn man sagt, dass ein Wechselstrom eine Frequenz von 3 Hz hat (siehe Diagramm unten), bedeutet das, dass sich seine Wellenform in einer Sekunde dreimal wiederholt.

Frequenz wird normalerweise verwendet, um den Betrieb elektrischer Geräte zu beschreiben. Im Folgenden sind einige gängige Frequenzbereiche aufgeführt:

• Netzfrequenz (normalerweise 50 Hz oder 60 Hz).
• Frequenzvariable Antriebe, die normalerweise eine Trägerfrequenz von 1-20 Kilohertz (kHz) verwenden.
• Audiofrequenzbereich: 15 Hz bis 20 kHz (der Bereich des menschlichen Gehörs).
• Funkfrequenz: 30-300 kHz.
• Niederfrequenz: 300 kHz bis 3 Megahertz (MHz).
• Mittelfrequenz: 3-30 MHz.
• Hochfrequenz: 30-300 MHz.

Schaltungen und Geräte sind oft für den Betrieb mit einer festen oder variablen Frequenz ausgelegt. Geräte, die für den Betrieb mit einer festen Frequenz ausgelegt sind, zeigen ein abnormales Verhalten, wenn sie mit einer anderen als der angegebenen Frequenz betrieben werden. Ein Wechselstrommotor, der für einen Betrieb bei 60 Hz ausgelegt ist, läuft beispielsweise langsamer, wenn die Frequenz unter 60 Hz fällt, und schneller, wenn sie 60 Hz überschreitet. Bei Wechselstrommotoren führt jede Änderung der Frequenz zu einer proportionalen Änderung der Motordrehzahl. Ein weiteres Beispiel ist, dass eine Verringerung der Frequenz um 5 % zu einer Verringerung der Motordrehzahl um 5 % führt.

Frequenzmessung

Ein Digitalmultimeter, das über einen Frequenzzähler verfügt, kann die Frequenz von Wechselstromsignalen messen und bietet darüber hinaus folgende Funktionen:

• MIN/MAX-Aufzeichnung, mit der Frequenzmessungen über einen bestimmten Zeitraum oder auf dieselbe Weise wie Spannungs-, Strom- oder Widerstandsmessungen aufgezeichnet werden können.
• Automatischer Bereich, der automatisch den Frequenzbereich auswählt, es sei denn, die gemessene Spannung liegt außerhalb des Frequenzmessbereichs.

Die Stromnetze sind von Land zu Land unterschiedlich. In den USA basiert das Netz auf einem hochstabilen 60-Hertz-Signal, d. h. es zyklisiert 60 Mal pro Sekunde.

In den USA basiert die Stromversorgung der Haushalte auf einer einphasigen 120-Volt-Wechselstromversorgung. Die an einer Steckdose in einem US-Haushalt gemessene Leistung ergibt Sinuswellen, die zwischen ±170 Volt oszillieren, wobei die Effektivspannung 120 Volt beträgt. Die Schwingungsrate beträgt 60 Zyklen pro Sekunde.

Hertz ist nach dem deutschen Physiker Heinrich Hertz (1857-1894) benannt, der als erster Radiowellen sendete und empfing. Radiowellen bewegen sich mit einem Zyklus pro Sekunde (1 Hz). (Ähnlich tickt eine Uhr mit 1 Hz.)