Синусоидальный ток: период, частота, амплитуда

Переменный ток изменяется во времени по величине и может изменять направление. В энергосистемах широко применяется синусоидальный режим. Мгновенное значение синусоидального напряжения можно представить как u(t)=Uₘ·sin(ωt+φ).

Период T — время одного полного цикла. Частота f — число циклов в секунду:

Единица частоты — герц. В российских сетях общего назначения используется частота 50 Гц: один период длится 0,02 с.

Амплитуда Uₘ — максимальное по модулю мгновенное значение. Для синусоиды действующее значение:

Когда говорят о номинальном сетевом напряжении переменного тока, обычно имеют в виду действующее значение. Оно связано с тепловым действием тока и именно его показывает обычный вольтметр переменного напряжения в пределах возможностей прибора.

Фаза определяет положение синусоиды во времени. Два сигнала одной частоты могут достигать максимумов одновременно или со сдвигом. Фазовый сдвиг особенно важен в цепях с индуктивностью и ёмкостью и при расчёте активной мощности.

Для сети 50 Гц полный период занимает 20 мс, положительная и отрицательная полуволны — примерно по 10 мс. Если действующее значение синусоидального напряжения 230 В, амплитуда составляет около 325 В. Это объясняет, почему изоляция и электронные элементы должны выдерживать мгновенные значения выше числа 230 В на табличке.

Осциллограф в безопасной измерительной конфигурации покажет синусоиду и позволит оценить искажения. Мультиметр True RMS способен корректнее измерять действующее значение несинусоидальных сигналов в указанном производителем диапазоне, тогда как простой прибор может иметь дополнительную ошибку.

Мультиметр обычно даёт одно числовое значение, а осциллограф показывает форму сигнала во времени. По осциллограмме можно увидеть искажения, помехи, амплитуду, период и фазовое соотношение каналов. При работе с сетевыми цепями используют только оборудование, методики и категории измерения, предназначенные для соответствующего напряжения и условий безопасности.