Векторне зображення змінного струму

У загальному випадку частота струму та напруга мережі відомі, тому для побудови графіка струму чи напруги потрібно знати дві величини: початкову фазу та амплітуду. При відомій частоті синусоїдні величини можна представити у вигляді вектора.

Засіб зображення змінних величин у вигляді прямих ліній певної довжини й напрямку (тобто векторів) у початковий момент часу та співвідношення між ними на площині, називається векторною діаграмою. При зображенні синусоїдних величин довжина (модуль) вектора у обраному масштабі уявляє амплітуду змінної величини, кут між вектором й позитивним напрямком вісі абсцис у початковий момент часу дорівнює початковій фазі, а кутова частота направлена проти годинникової стрілки. Тобто вектор за час обернеться на кут . Миттєве значення визначається проекцією вектора на вісь ординат.

Розглянемо векторну та хвильову діаграми струму, який змінюється за законом (рис.3.2):

У початковий момент часу вектор утворює з віссю абсцис кут , а проекція цього вектора на вісь ординат буде миттєвим значенням струму:

Через час вектор струму повернеться на кут і миттєве значення струму буде . При подальшому обертанні вектора його проекції зменшуються, пройдуть через негативні значення. При повному повороті вектора його проекція знову прийме первісне значення, а потім величини проекції будуть повторюватися.

Рисунок 3.2 - Векторне зображення змінного струму

Між синусоїдою струму і обертаємий вектором встановлено однозначна відповідність при виконанні умов:

1 Довжина вектора у певному масштабі дорівнює амплітуді.

2 Початок вектора збігається з початком координат.

3 Вектор утворює з позитивним напрямком вісі абсцис кут, який дорівнює початковій фазі струму.

4 Вектор обертається проти годинникової стрілки з кутовою частотою: . Тобто позитивну початкову фазу відкладають проти годинникової стрілки, а негативну - за годинниковою стрілкою. Обертання вектора розуміють, але не відображають на діаграмах.