Forme de unda in curent alternativ

Forme de unda in curent alternativ

Forme de unda sinusoidale

Datorita modului de producere al energiei electrice, unda produsa de modificarea continua a polaritatii tensiunii, respectiv directiei curentului, are o forma sinusoidala, precum in figura alaturata.

Graficul tensiunii cu timpul pentru un generator electric electromecanic ne arata o modificare neteda a polaritatii (dinspre (+) spre (-) sau invers); nivelul tensiunii are cea mai rapida variatie in jurul valorii de zero, la intersectia cu axa timpului, si cea mai lenta in jurul valorilor maxime. Daca luam functia trigonometrica sinus intre 0 si 360 de grade si o desenam pe un grafic, aceasta va fi exact figurii considerate mai sus.

Motivul pentru care generatorul produce curent alternativ se datoreaza modului sau fizic de functionare. Tensiunea produsa de stator (infasurarile stationare) datorita miscarii rotorului (magnetului rotativ) este proportionala cu rata variatiei fluxului magnetic perpendicular pe infasurari (legea inductiei electromagnetice). Aceasta rata de variatie este maxima atunci cand polii magnetului se afla in imediata apropiere a infasurarilor, iar valoarea ei este minima atunci cand acestia se afla la distanta maxima fata de infasurari. Matematic, rata variatiei fluxului magnetic datorita unui magnet rotativ, urmareste graficul functiei sinus, astfel ca tensiunea produsa de infasurari este descrisa de aceeasi functie.

Perioada unei functii

Daca urmarim variatia tensiunii produsa de infasurarile unui generator din oricare punct de pe graficul functiei (sinus in acest caz) pana in momentul in care graficul incepe sa se repete, spunem ca s-a efectuat exact o perioada a acelei functii. Matematic, perioada unei functii se noteaza cu T. Acest concept este cel mai usor de vizualizat intre valorile maxime ale functiei, dar poate la fel de bine sa fie luat in considerare intre oricare puncte ale acestuia. Valorile unghiurilor de pe axa orizontala desemneaza domeniul functiei trigonometrice sinus, dar si pozitia unghiulara a axului alternatorului aflat in miscare.

Din moment ce axa orizontala a graficului desemneaza trecerea timpului precum si pozitia axului alternatorului in grade, unitatea de masura folosita pentru marcarea unei perioade este timpul, in majoritatea cazurilor masurat in secunde sau fractiuni de secunda. Perioada unei unde, masurata in grade, este tot timpul 360, dar timpul ocupat de o singura perioada depinde de rata variatiei tensiunii de la o polaritate spre cealalta.

Frecventa

O metoda si mai des folosita pentru a descrie alternanta curentului alternativ este exact rata acestei oscilatii, denumita frecventa, desemnata matematic prin f. Unitatea de masura pentru frecventa este Hertz-ul (prescurtat Hz), si reprezinta numarul de perioade complete intr-un interval de o secunda. In Europa, frecventa standard folosita este de 50 Hz, ceea ce se traduce prin faptul ca tensiunea alternativa oscileaza cu o rata de 50 de perioade la fiecare secunda. O statie de transmisie radio ce foloseste o frecventa de 100 MH genereaza tensiune alternativa ce oscileaza cu o rata de 100 de milioane de perioade pe secunda.

Matematic, perioada si frecventa sunt marimi reciproce, frecventa fiind egala cu inversul perioadei (f = 1 / T) De exemplu, pentru o perioada T = 16 ms, frecventa f = 1 / 16 = 62.5 Hz. Instrumentul folosit pentru vizualizarea formelor de unda (a variatiei tensiunii sau curentului cu timpul) se numeste osciloscop.

Alte forme de unda

Desi generatoarele electromecanice si multe alte fenomene fizice produc in mod natural forme de unda sinusoidale, acestea nu sunt singurele forme de unde alternative existente. Exista o varietate de unde alternative produse de circuitele electronice. Alaturat sunt cateva exemple.

Acestea nu sunt insa singurele tipuri de forme de unda existente, ci doar cateva dintre cele mai comune. Chiar si circuitele considerate sinusoidale, dreptunghiulare sau triunghiulare pure nu sunt perfecte in realitate. Unele forme de unda sunt atat de complexe incat nu pot fi clasificate. General vorbind, orice forma de unda ce se apropie de o forma sinusoidala este denumita ca atare, toate celelalte fiind denumite ne-sinusoidale. Forma undei de tensiune sau curent are o importanta cruciala asupra comportamentului unui circuit si trebuie sa fim prin urmare atenti la diferitele forme de unda existente in practica.