Кутова частота. Фаза й початкова фаза

У найпростішому випадку змінний синусоїдний струм математично виражається формулою:

де - це змінна величина, позначає деякий кут у довільний момент часу , називають фазним кутом (чи фазою) струму, . Фаза змінюється пропорційно часу. При змінні фази змінюється і миттєве значення струму.

- кутова частота (постійна величина фази),

Кутова частота визначає частоту коливань синусоїди і не залежить від кількості пар полюсів:

Таким чином, знаючи амплітуду змінної величини та її кутову частоту, можна визначити миттєве значення величини у будь-який момент часу.

В загальному випадку може бути, що в початковий момент часу ( ), миттєве значення змінної величини не дорівнює нулю. Тоді, формула для визначення миттєвого значення синусоїдного струму буде:

де - початкова фаза струму - це значення електричного кута у початковий момент часу ( ): для синусоїдного струму , для косинусоїдного струму . Вимірюється у градусах чи радіанах.

Величину називають фазним кутом (чи фазою) струму, напруги чи ЕРС у момент часу , якщо . Якщо , то фазний кут буде . Вимірюється у градусах чи радіанах.

Таким чином, синусоїдні величини характеризуються амплітудою, частотою (чи періодом) та початковою фазою:

Початкова фаза змінної величини може бути позитивною ( - миттєве значення змінної величини у початковий момент часу позитивно) або негативною ( - миттєве значення змінної величини у початковий момент часу негативно).

Кут зсуву фаз

Коли генератор має на роторі два однакових витка, але зсунутих у просторі при обертанні ротора у витках наводяться ЕРС з однаковими частотою та амплітудами, так як витки обертаються з однаковою швидкістю в одному магнітному полі. Але із-за зсуву витків ЕРС достигають амплітудних значень неодночасно:

Різницю початкових фаз двох гармонічних величин однакової частоти називають кутом зсуву фаз (чи зсувом фаз):

Зсув фаз показує на яку частину періоду (чи проміжок часу) одна величина випереджає іншу. Час зсуву - :

За початок періоду приймають момент часу, в який гармонічна величина проходе через нуль і стає позитивною.

Та величина, у якої початок періоду досягається раніше, називається випереджаючою за фазою, а інша - відстаючою за фазою.

Якщо величини мають однакові початкові фази (збігаються за фазами), то їх називають синфазними: та , тобто

Якщо кут зсуву фаз дорівнює , то кажуть, що ці величини змінюються у протифазі:

та , тобто .