Vekselstrøm. Grundlæggende begreber

11.1.23 Vekselstrøm. Grundlæggende begreber

Sinuskurve, maksimalværdi, frekvens

En spænding som med faste intervaller skifter retning, og hvor forløbet i hvert interval er det samme, kaldes en periodisk vekselspænding. Det forløb, der gentages, kaldes en periode, og den tid, der medgår hertil, er periodetiden. En vekselspænding har en positiv og en negativ halvperiode. Antallet af hele perioder pr. sekund kaldes spændingsfrekvens. Den største positive værdi som en vekselspænding opnår i hver periode, kaldes den maksimale værdi U_max. Tilsvarende har spændingskurven en negativ maksimalværdi. Hvis spændingens øjebliksværdier er bestemt ved udtrykket: u=U_max · sin ωt, betegnes spændingen som en sinusformet vekselspænding. Sinuskurvens frekvens f er antallet af hele perioder pr. sekund. Periodetiden T er derfor den reciprokke værdi af frekvensen:

$T=\frac{1}{f}$[11.1.47]

Middelværdi

Den aritmetriske middelværdi af et helt antal hele perioder af en sinuskurve er 0. For en halv periode er den aritmetriske middelværdi U_mid lig med højden af et rektangel, der har samme fladeareal som arealet under sinuskurvens halve periode.

Middelværdien er for en sinusformet spænding og strøm bestemt ved:

$U_{mid}=\frac{2}{\pi }{U}_{max}=0,637·{\mathrm{U}}_{\max }$[11.1.48]$I_{mid}=\frac{2}{\pi }{I}_{max}=0,637·{\mathrm{I}}_{\max }$[11.1.49]

Effektivværdi

Effektivværdien af en vekselspænding er bestemt som størrelsen af den konstante jævnspænding, som kan udvikle samme effekt i samme resistans som vekselspændingen. Effektivværdien af en vekselstrøm defineres på lignende måde.

For sinusformet spænding og strøm gælder flg. sammenhæng:

$U=\frac{1}{\sqrt{2}}{U}_{max}=0,707·{\mathrm{U}}_{\max }$$I=\frac{1}{\sqrt{2}}{I}_{max}=0,707·{\mathrm{I}}_{\max }$

Bemærk, at der ikke i almindelighed bruges indekser på effektivværdier. Med denne definition er effekten, der afsættes i en resistans både ved jævnstrøm og vekselstrøm, bestemt af:

$P=I^2·R$[11.1.50]

idet I ved vekselstrøm er strømmens effektivværdi.

Fig. 11.1.21 Vekselspændingsbetegnelser

Ved konstant jævnstrøm har effekten en konstant værdi. Ved vekselstrøm svinger effektkurven med den dobbelte frekvens af netfrekvensen, og den beregnede P er en middelværdi. Det er uden betydning ved f.eks. elektrisk varme, men lyskilder blinker, således at der ved brug af lysstofrør kan opstå stroboskopvirkning. Effektivværdien betegnes også tit med den engelske betegnelse RMS (Root Mean Square).