Czech

Co je to frekvence?

3. Bře 2021 | Elektrické
Co je to frekvence?

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

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: