Què és la fase, l'angle de fase i el canvi de fase

Quan es parla de corrent altern, sovint funcionen amb termes com "fase", "angle de fase", "canvi de fase". Normalment es refereix a un corrent sinusoïdal altern o pulsatiu (obtingut per rectificació corrent sinusoïdal).

Atès que el canvi periòdic en EMF a la xarxa o corrent al circuit és procés oscil·latori harmònic, aleshores la funció que descriu aquest procés és harmònica, és a dir, sinus o cosinus, segons l'estat inicial del sistema oscil·lant.

L'argument de la funció en aquest cas és només la fase, és a dir, la posició de la magnitud oscil·lant (corrent o tensió) en cada moment de temps considerat en relació amb el moment de l'inici de les oscil·lacions. I la funció mateixa pren el valor de la quantitat fluctuant al mateix moment.

Fase

Per entendre millor el significat del terme «fase», passem al gràfic de la dependència de la tensió en una xarxa de CA monofàsica en el temps. Aquí veiem que la tensió canvia d'un determinat valor màxim Um a -Um, passant periòdicament per zero.

En el procés de canvi, la tensió assumeix molts valors en cada moment de temps, periòdicament (després d'un període de temps T) torna al valor a partir del qual va començar el seguiment d'aquesta tensió.

Podem dir que en qualsevol instant de temps la tensió es troba en una fase determinada, que depèn de diversos factors: del temps t que ha transcorregut des de l'inici de les oscil·lacions, de la freqüència angular i de la fase inicial. Entre parèntesis hi ha la fase d'oscil·lació completa en el temps actual t. Psi és la fase inicial.

Angle de fase

La fase inicial també s'anomena en enginyeria elèctrica angle de fase inicialja que la fase es mesura en radians o graus, igual que tots els angles geomètrics normals. Els límits de canvi de fase van de 0 a 360 graus o de 0 a 2 * pi radians.

A la figura anterior, es pot veure que en el moment de l'inici de l'observació de la tensió alterna U, el seu valor no era zero, és a dir, la fase ja havia aconseguit desviar-se de zero en aquest exemple amb un angle determinat. Psi igual a uns 30 graus o pi / 6 radians: aquest és i és l'angle de fase inicial.

Com a part de l'argument d'una funció sinusoïdal, Psi és constant perquè aquest angle es determina al principi d'observar la tensió canviant i, en general, no canvia. Tanmateix, la seva presència determina el desplaçament global de la corba sinusoïdal respecte a l'origen.

A mesura que la tensió fluctua encara més, l'angle de fase actual canvia i la tensió canvia amb ell.

Per a una funció sinusoïdal, si l'angle de fase total (fase completa, tenint en compte la fase inicial) és zero, 180 graus (radians pi) o 360 graus (2 * radians pi), aleshores la tensió assumeix zero i si l'angle de fase pren un valor de 90 graus (pi / 2 radians) o 270 graus (3 * pi / 2 radians), aleshores en aquests moments la tensió es desvia com a màxim de zero.

Canvi de fase

Normalment, en el curs de mesures elèctriques en circuits amb un corrent sinusoïdal altern (tensió), s'observen simultàniament tant el corrent com el voltatge del circuit investigat. A continuació, es representen els gràfics de corrent i tensió en un pla de coordenades comú.

En aquest cas, la freqüència de canvi de corrent i tensió és idèntica, però diferent, si ens fixem en els gràfics, les seves fases inicials. En aquest cas diuen pel canvi de fase entre el corrent i la tensió, és a dir, per la diferència entre els seus angles de fase inicials.

En altres paraules, el canvi de fase determina quant es desplaça una ona sinusoïdal en el temps de l'altra. El canvi de fase, com l'angle de fase, es mesura en graus o radians. En fase, el sinus el període del qual comença abans és avançat, i aquell el període del qual comença més tard en fase és retardat. El canvi de fase s'acostuma a indicar amb la lletra Phi.

El canvi de fase, per exemple, entre les tensions dels conductors d'una xarxa de CA trifàsica en relació entre si és constant i igual a 120 graus o 2 * pi / 3 radians.