Frekvence střídavého proudu (AC) představuje počet cyklů sinusoidy za sekundu. Frekvence představuje hodnotu kolikrát proud změní směr za sekundu. Měří se v Hertzích (Hz), mezinárodní jednotce měření, kde 1 Hertz je roven 1 cyklu za sekundu.
- Hertz (Hz) = jeden Hertz je roven jednomu cyklu za sekundu.
- Cyklus = jeden úplný vlnový průběh střídavého proudu nebo napětí.
- Půlperioda = jedna polovina cyklu.
- Perioda = doba nutná k dokončení jednoho úplného cyklu vlnového průběhu.
Obecně frekvence znamená, jak často se něco opakuje. V případě elektrického proudu představuje frekvence počet opakování sinusoidy nebo dokončení cyklu od kladné po zápornou hodnotu.
Čím více cyklů nastane za sekundu, tím vyšší je frekvence.
Příklad: Pokud má střídavý proud frekvenci 5 Hz (viz graf níže), znamená to, že se vlnový průběh opakuje 5krát za 1 sekundu.
Frekvence se obvykle používá k popisu činnosti elektrického přístroje. Níže naleznete několik běžných rozsahů frekvence:
- Frekvence v elektrickém vedení (běžně 50 Hz nebo 60 Hz).
- Pohony s proměnlivými otáčkami, které běžně využívají nosnou frekvenci 1–20 kHz (kilohertz).
- Rozsah frekvence zvuku: 15 Hz až 20 kHz (rozsah lidského sluchu).
- Rádiové frekvence: 30–300 kHz.
- Nízké frekvence: 300 kHz až 3 Mhz (megahertz).
- Střední frekvence: 3–30 MHz.
- Vysoké frekvence: 30–300 MHz.
Obvody a zařízení jsou často navrženy k činnosti při stálé nebo proměnné frekvenci. Zařízení navržené k činnosti se stálou frekvencí funguje abnormálně, pokud je provozováno na jiné než uvedené frekvenci. Například střídavý motor navržený k činnosti při 60 Hz pracuje pomaleji, pokud frekvence poklesne pod 60 Hz a rychleji, pokud překročí 60 Hz. U střídavých motorů způsobuje jakákoliv změna frekvence úměrnou změnu otáček motoru. Dalším příkladem je, že 5% snížení frekvence povede k 5% snížení otáček motoru.
Jak měřit frekvenci
Digitální multimetr, který zahrnuje režim měřiče frekvence dovede měřit frekvenci střídavých signálů a může také nabízet následující možnosti:
- záznam hodnot MIN/MAX, které umožňuje měření frekvence v průběhu stanovené doby, nebo stejným způsobem, jako se zaznamenávají hodnoty napětí, proudu nebo odporu,
- automatický rozsah, který automaticky vybírá rozsah frekvence, s výjimkou situace, kdy se měřené napětí nachází mimo rozsah měření frekvence.
Elektrické sítě se liší podle států. V USA je rozvodná síť založena na vysoce stabilním 60hertzovém signálu, což znamená, že prochází 60 cykly za sekundu.
V USA je elektřina v domácnosti založena na jednofázovém střídavém napájení o napětí 120 V. Výkon měřený na domácí zásuvce v USA ukáže sinusoidy oscilující v rozmezí ±170 V, při měření true RMS o hodnotě 120 V. Rychlost oscilace bude 60 cyklů za sekundu.
Hertz je pojmenován po německém fyzikovi Heinrichu Hertzovi (1857–1894), který jako první vysílal a přijímal radiové vlny. Radiové vlny mají frekvence od 30 Hz do 300 miliard Hz (300 GHz). (Pro porovnání: vteřinová ručička hodin kmitá frekvencí 1 Hz.)
Reference: Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.
Související články: