प्रत्यावर्ती धारा की अवधि और आवृत्ति

इस शब्द "वैकल्पिक विद्युत प्रवाह" को एक वर्तमान के रूप में समझा जाना चाहिए जो गणित में पेश की गई "चर मात्रा" की अवधारणा के अनुसार किसी भी तरह से समय के साथ बदलता है। विद्युत अभियांत्रिकी में, हालांकि, शब्द «प्रत्यावर्ती विद्युत धारा» का अर्थ एक दिशा में लगाए गए विद्युत प्रवाह से है (विपरीत एक स्थिर दिशा के साथ विद्युत प्रवाह) और इसलिए परिमाण में, चूंकि परिमाण में इसी परिवर्तन के बिना दिशा में विद्युत प्रवाह में परिवर्तन की कल्पना करना शारीरिक रूप से असंभव है।

किसी चालक में पहले एक दिशा में और फिर दूसरी दिशा में इलेक्ट्रॉनों की गति को प्रत्यावर्ती धारा दोलन कहा जाता है। पहले दोलन के बाद दूसरा, फिर तीसरा, आदि। जब तार में करंट इसके चारों ओर दोलन करता है, तो चुंबकीय क्षेत्र का एक संगत दोलन होता है।

एक दोलन के समय को अवधि कहा जाता है और इसे अक्षर टी द्वारा निरूपित किया जाता है। अवधि सेकंड में या सेकंड के अंशों की इकाइयों में व्यक्त की जाती है।ये हैं: एक सेकंड का हज़ारवाँ भाग एक मिलीसेकंड (ms) है जो 10-3 s के बराबर है, एक सेकंड का दस लाखवाँ भाग 10-6 s के बराबर एक माइक्रोसेकंड (μs) है, और एक सेकंड का एक अरबवाँ भाग एक नैनोसेकंड (ns) है ) 10 -9 एस के बराबर।

विशेषता महत्वपूर्ण मात्रा प्रत्यावर्ती धारा, आवृत्ति है। यह दोलनों की संख्या या प्रति सेकंड अवधियों की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है और इसे अक्षर f या F द्वारा दर्शाया जाता है। आवृत्ति की इकाई हर्ट्ज़ है, जिसका नाम जर्मन वैज्ञानिक जी। हर्ट्ज़ के नाम पर रखा गया है और इसे Hz (या Hz) अक्षरों से संक्षिप्त किया गया है। यदि एक सेकंड में एक पूर्ण दोलन होता है, तो आवृत्ति एक हर्ट्ज़ के बराबर होती है। जब एक सेकंड में दस कंपन होते हैं, तो आवृत्ति 10 हर्ट्ज होती है। आवृत्ति और अवधि पारस्परिक हैं:

और

10 हर्ट्ज की आवृत्ति पर, अवधि 0.1 एस है। तथा यदि आवर्तकाल 0.01 s हो तो आवृत्ति 100 Hz होती है।

आवृत्ति प्रत्यावर्ती धारा की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है। विद्युत मशीनें और प्रत्यावर्ती धारा उपकरण केवल उस आवृत्ति पर सामान्य रूप से काम कर सकते हैं जिसके लिए उन्हें डिज़ाइन किया गया है। एक सामान्य नेटवर्क में विद्युत जनरेटर और स्टेशनों का समानांतर संचालन केवल एक ही आवृत्ति पर संभव है। इसलिए, सभी देशों में बिजली संयंत्रों द्वारा उत्पादित प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति कानून द्वारा मानकीकृत है।

एसी विद्युत नेटवर्क में आवृत्ति 50 हर्ट्ज है। धारा एक सेकंड में पचास बार एक दिशा में और पचास बार विपरीत दिशा में प्रवाहित होती है। यह प्रति सेकंड सौ बार अपने आयाम मान तक पहुँचता है और सौ बार शून्य के बराबर हो जाता है, अर्थात यह शून्य मान को पार करने पर सौ बार अपनी दिशा बदलता है। नेटवर्क से जुड़े लैंप एक सेकंड में सौ बार बाहर निकलते हैं और उतनी ही बार तेज रोशनी करते हैं, लेकिन दृश्य जड़ता के कारण आंख इस पर ध्यान नहीं देती है, यानी लगभग 0.1 एस के लिए प्राप्त इंप्रेशन को बनाए रखने की क्षमता।

प्रत्यावर्ती धाराओं के साथ गणना करते समय, वे कोणीय आवृत्ति का भी उपयोग करते हैं, जो 2pif या 6.28f के बराबर है। इसे हर्ट्ज़ में नहीं, बल्कि रेडियंस प्रति सेकंड में व्यक्त किया जाना चाहिए।

50 हर्ट्ज के स्वीकृत औद्योगिक प्रवाह की आवृत्ति के साथ, जनरेटर की अधिकतम संभव गति 50 r / s (p = 1) है। इतनी संख्या में चक्कर लगाने के लिए टर्बाइन जनरेटर बनाए जाते हैं, यानी भाप टर्बाइन द्वारा संचालित जनरेटर। हाइड्रोलिक टर्बाइनों और उनके द्वारा संचालित हाइड्रोजन जनरेटर के क्रांतियों की संख्या प्राकृतिक परिस्थितियों (मुख्य रूप से दबाव पर) पर निर्भर करती है और व्यापक सीमा के भीतर उतार-चढ़ाव करती है, कभी-कभी घटकर 0.35 - 0.50 क्रांति / सेकंड हो जाती है।

मशीन के आर्थिक संकेतकों पर क्रांतियों की संख्या का बहुत प्रभाव पड़ता है - आयाम और वजन। प्रति सेकंड कुछ क्रांतियों वाले हाइड्रो जनरेटर का बाहरी व्यास 3 से 5 गुना बड़ा होता है और टर्बाइन जनरेटर की तुलना में कई गुना अधिक वजन होता है। n = 50 क्रांतियाँ। आधुनिक अल्टरनेटर में, उनकी चुंबकीय प्रणाली घूमती है, और जिन तारों में ईएमएफ प्रेरित होता है, उन्हें मशीन के स्थिर भाग में रखा जाता है।

वैकल्पिक धाराओं को आमतौर पर आवृत्ति से विभाजित किया जाता है। 10,000 हर्ट्ज से कम आवृत्ति वाली धाराओं को निम्न-आवृत्ति धाराएँ (LF धाराएँ) कहा जाता है। इन धाराओं के लिए, आवृत्ति मानव आवाज या संगीत वाद्ययंत्रों की विभिन्न ध्वनियों की आवृत्ति से मेल खाती है, और इसलिए उन्हें अन्यथा ऑडियो आवृत्ति धाराएं कहा जाता है (20 हर्ट्ज से कम आवृत्ति वाली धाराओं को छोड़कर, जो ऑडियो आवृत्तियों के अनुरूप नहीं हैं) . रेडियो इंजीनियरिंग में, कम-आवृत्ति धाराओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से रेडियोटेलेफोन प्रसारण में।

हालाँकि, रेडियो संचार में मुख्य भूमिका 10,000 हर्ट्ज से ऊपर की आवृत्ति वाली वैकल्पिक धाराओं द्वारा निभाई जाती है, जिसे उच्च-आवृत्ति धाराएँ या रेडियो आवृत्तियाँ (HF धाराएँ) कहा जाता है।इन धाराओं की आवृत्ति को मापने के लिए, निम्नलिखित इकाइयों का उपयोग किया जाता है: किलोहर्ट्ज़ (kHz), एक हज़ार हर्ट्ज़ के बराबर, मेगाहर्ट्ज़ (मेगाहर्ट्ज), एक मिलियन हर्ट्ज़ के बराबर, और गीगाहर्ट्ज़ (GHz), एक बिलियन हर्ट्ज़ के बराबर। अन्यथा, किलोहर्ट्ज़, मेगाहर्ट्ज़ और गीगाहर्ट्ज़ kHz, MHz, GHz के लिए खड़े हैं। सैकड़ों मेगाहर्ट्ज़ और उससे अधिक की आवृत्ति वाली धाराओं को अल्ट्राहाई या अल्ट्राहाई फ़्रीक्वेंसी धाराएँ (UHF और UHF) कहा जाता है।

रेडियो स्टेशन सैकड़ों किलोहर्ट्ज़ और अधिक की आवृत्ति के साथ एचएफ वैकल्पिक धाराओं का उपयोग करते हुए काम करते हैं। आधुनिक रेडियो प्रौद्योगिकी में, अरबों हर्ट्ज की आवृत्ति वाली धाराओं का उपयोग विशेष उद्देश्यों के लिए किया जाता है, और ऐसे उपकरण हैं जो ऐसी अति-उच्च आवृत्तियों को सटीक रूप से माप सकते हैं।