4.1. Váltakozó jelek leírása

2015.02.14 23:04

Váltakozó jellemzőnek nevezzük azt a jelet, amelynek nem csak a nagysága, hanem az iránya is változik.

Ez vonaldiagramban ábrázolva azt jelenti, hogy a jel (feszültség, áram) felvesz negatív értéket is.

Az ilyen mennyiségeket már nem lehet egyetlen paraméterrel jellemezni, mint az egyenáramú jellemzőket.

Az ábráról is leolvasható, hogy az ilyen jeleket a maximum értékük és a periódusidejük egyaránt jellemzi.

 

Maximum érték (Umax): az a legnagyobb érték, amelyet a jel felvesz. Ez a hálózati feszültség esetében 324V

Minimum érték (Umin): az a legkisebb érték, amelyet a jel felvesz. Szimmetrikus jelek esetén megegyezik a maximum értékkel.

Amplitúdó (U0): Szimmetrikus jelek esetén a megegyező maximum és minimum értékekkel egyenlő.

Periódusidő (T): az azonos fázishelyzetek között eltelt idő. Hálózati feszültség esetén T=20ms

Frekvencia (f): az egységnyi idő alatt megszámolható azonos fázishelyzetek száma. Hálózati feszültség esetén f=50Hz. A frekvencia a definícióból adódóan megegyezik a periódusidő reciprokával: f=1/T

Az elektrotechnikában, elektronikában leggyakrabban szinuszos váltakozó mennyiségekkel találkozunk (ha nem szinuszos a jel, akkor az un. Furier-transzformációval visszafejtjük szinuszos jelek szuperpozíciójára). A szinuszos jeleket u(t)=U0*sin(ωt) formában tudjuk megadni.

Az ilyen jeleket szokás úgynevezett forgóvektoros formában is ábrázolni. Ilyenkor egyetlen, az óramutató járásával ellentétesen, „f” frekvenciával forgó vektorral jellemezzük a teljes szinuszos diagramot.

Az ábra bal oldalán egy vízszintes és függőleges egyenes a 0 pontban metszi egymást. A 0 pont körül ω szögsebességgel körbe forog az A amplitudójú vektor. Ha a vektor kiinduláskor (t = 0) vízszintes helyzetben van, t = t1 időpontban ωt1 szöggel fordul el, és a függőleges tengelyre való vetülete a = A sin ωt1. A forgó vektor függőleges tengelyre való vetületének időfüggvénye (ld. ábra jobb oldalán) ugyanolyan szinuszos lefolyású, mint az u = Umax sin ωt váltakozófeszültség. A szinuszosan váltakozó mennyiséget (feszültséget, áramot) tehát felfoghatjuk úgy, mint egy, a jel Umax csúcsértékével (amplitudójával) megegyező nagyságú, és ω = 2 ∗ π ∗ f körfrekvenciájával forgó vektornak a függőleges tengelyre való vetületét. A forgó vektornak a periódus kezdetétől a vizsgált pillanatig megtett szögelfordulása a fázisszög.