Обозначение частоты тока: Что такое частота?

Содержание

Что такое частота? | Fluke

Частота переменного тока (ac) — это количество синусоидальных колебаний переменного тока в секунду. Частота — это количество изменений направления тока за секунду. Для измерения частоты используется международная единица герц (Гц). 1 герц равен 1 колебанию в секунду.

Герц (Гц) = 1 герц равен 1 колебанию в секунду.
Колебание = Одна полная волна переменного тока или напряжения.
Полупериод = Половина колебания.
Период = Время, необходимое для выполнения одного полного колебания.

Частота отражает повторяемость процессов. С точки зрения электрического тока частота — это количество повторений синусоиды или, другими словами, полного колебания, которое включает положительную и отрицательную составляющие.

Чем больше колебаний происходит в секунду, тем выше частота.

Пример. Если известно, что частота переменного тока равна 5 Гц (см. схему ниже), это означает, что его форма сигнала повторяется 5 раз за 1 секунду.

Частота обычно используется для описания работы электрооборудования. Ниже приведены некоторые наиболее распространенные диапазоны частот:

Частота линии питания (обычно 50 Гц или 60 Гц).
Частотно-регулируемые приводы: обычно используют несущую частоту 1–20 кГц.
Звуковой диапазон частот: от 15 Гц до 20 кГц (диапазон человеческого слуха).
Радиочастота: от 30 до 300 кГц.
Низкая частота: от 300 кГц до 3 МГц.
Средняя частота: от 3 до 30 МГц.
Высокая частота: от 30 до 300 кГц.

Обычно цепи и оборудование предназначены для работы с постоянной или переменной частотой. Оборудование, рассчитанное на работу с постоянной частотой, при изменении частоты начинает работать неправильно. Например, двигатель переменного тока, рассчитанный на работу при 60 Гц, работает медленнее при частоте ниже 60 Гц или быстрее при частоте выше 60 Гц. Для двигателей переменного тока любое изменение частоты приводит к пропорциональному изменению частоты вращения двигателя. Другим примером является снижение частоты вращения двигателя на 5 % при снижении частоты сети на 5 %.

Цифровой мультиметр с режимом частотомера может измерять частоту сигналов переменного тока со следующими функциями:

регистрация МИН/МАКС значений, позволяющая записывать результаты измерений частоты за заданный интервал времени. Эта функция также применима к измерениям напряжения, тока и сопротивления.
автоматический выбор диапазона, при котором прибор автоматически подбирает диапазон частот при условии, что частота измеряемого напряжения не выходит за пределы этого диапазона.

Параметры электросетей различаются в зависимости от страны. В США работа сети основана на высокостабильном сигнале с частотой 60 Гц, что соответствует 60 колебаниям в секунду.

Бытовые электросети в США получают питание от однофазного источника питания 120 В перем. тока. Напряжение в настенной розетке дома в США совершает синусоидальные колебания в диапазоне от 170 до −170 В, при этом истинное среднеквадратичное значение этого напряжения будет равно 120 вольт. Частота колебаний составляет 60 циклов в секунду.

Единица измерения получила название «герц» в честь немецкого физика Генриха Герца (1857–1894 гг.), который первым осуществил передачу и принятие радиоволн. Радиоволны распространяются с частотой одно колебание в секунду (1 Гц). (аналогично часы тикают с частотой 1 Гц)

Ссылка: Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.

Статьи на связанные темы:

Порядок измерения частоты мультиметром

Период, частота, амплитуда и фаза переменного тока

Период и частота переменного тока

Время, в течение которого совершается одно полное изменение ЭДС, то есть один цикл колебания или один полный оборот радиуса-вектора, называется периодом колебания переменного тока (рисунок 1).

Рисунок 1. Период и амплитуда синусоидального колебания. Период — время одного колебания; Аплитуда — его наибольшее мгновенное значение.

Период выражают в секундах и обозначают буквой Т.

Так же используются более мелкие единицы измерения периода это миллисекунда (мс)- одна тысячная секунды и микросекунда (мкс)- одна миллионная секунды.

1 мс =0,001сек =10^-3сек.

1 мкс=0,001 мс = 0,000001сек =10^-6сек.

1000 мкс = 1 мс.

Число полных изменений ЭДС или число оборотов радиуса-вектора, то есть иначе говоря, число полных циклов колебаний, совершаемых переменным током в течение одной секунды, называется частотой колебаний переменного тока.

Частота обозначается буквой f и выражается в периодах в секунду или в герцах.

Одна тысяча герц называется килогерцом (кГц), а миллион герц — мегагерцом (МГц). Существует так же единица гигагерц (ГГц) равная одной тысячи мегагерц.

1000 Гц = 10³ Гц = 1 кГц;

1000 000 Гц = 10⁶ Гц = 1000 кГц = 1 МГц;

1000 000 000 Гц = 10⁹ Гц = 1000 000 кГц = 1000 МГц = 1 ГГц;

Чем быстрее происходит изменение ЭДС, то есть чем быстрее вращается радиус-вектор, тем меньше период колебания Чем быстрее вращается радиус-вектор, тем выше частота. Таким образом, частота и период переменного тока являются величинами, обратно пропорциональными друг другу. Чем больше одна из них, тем меньше другая.

Математическая связь между периодом и частотой переменного тока и напряжения выражается формулами

Например, если частота тока равна 50 Гц, то период будет равен:

Т = 1/f = 1/50 = 0,02 сек.

И наоборот, если известно, что период тока равен 0,02 сек, (T=0,02 сек.), то частота будет равна:

f = 1/T=1/0,02 = 100/2 = 50 Гц

Частота переменного тока, используемого для освещения и промышленных целей, как раз и равна 50 Гц.

Частоты от 20 до 20 000 Гц называются звуковыми частотами. Токи в антеннах радиостанций колеблются с частотами до 1 500 000 000 Гц или, иначе говоря, до 1 500 МГц или 1,5 ГГц. Такие высокие частоты называются радиочастотами или колебаниями высокой частоты.

Наконец, токи в антеннах радиолокационных станций, станций спутниковой связи, других спецсистем (например ГЛАНАСС, GPS) колеблются с частотами до 40 000 МГц (40 ГГц) и выше.

Амплитуда переменного тока

Наибольшее значение, которого достигает ЭДС или сила тока за один период, называется амплитудой ЭДС или силы переменного тока. Легко заметить, что амплитуда в масштабе равна длине радиуса-вектора. Амплитуды тока, ЭДС и напряжения обозначаются соответственно буквами Im, Em и Um (рисунок 1).

Угловая (циклическая) частота переменного тока.

Скорость вращения радиуса-вектора, т. е. изменение величины угла поворота в течение одной секунды, называется угловой (циклической) частотой переменного тока и обозначается греческой буквой ? (омега). Угол поворота радиуса-вектора в любой данный момент относительно его начального положения измеряется обычно не в градусах, а в особых единицах — радианах.

Радианом называется угловая величина дуги окружности, длина которой равна радиусу этой окружности (рисунок 2). Вся окружность, составляющая 360°, равна 6,28 радиан, то есть 2.

Рисунок 2. Радиан.

Тогда,

1рад = 360°/2

Следовательно, конец радиуса-вектора в течение одного периода пробегают путь, равный 6,28 радиан (2). Так как в течение одной секунды радиус-вектор совершает число оборотов, равное частоте переменного тока f, то за одну секунду его конец пробегает путь, равный 6,28 * f радиан. Это выражение, характеризующее скорость вращения радиуса-вектора, и будет угловой частотой переменного тока — ?.

Итак,

?= 6,28*f = 2f

Фаза переменного тока.

Угол поворота радиуса-вектора в любое данное мгновение относительно его начального положения называется фазой переменного тока. Фаза характеризует величину ЭДС (или тока) в данное мгновение или, как говорят, мгновенное значение ЭДС, ее направление в цепи и направление ее изменения; фаза показывает, убывает ли ЭДС или возрастает.

Рисунок 3. Фаза переменного тока.

Полный оборот радиуса-вектора равен 360°. С началом нового оборота радиуса-вектора изменение ЭДС происходит в том же порядке, что и в течение первого оборота. Следовательно, все фазы ЭДС будут повторяться в прежнем порядке. Например, фаза ЭДС при повороте радиуса-вектора на угол в 370° будет такой же, как и при повороте на 10°. В обоих этих случаях радиус-вектор занимает одинаковое положение, и, следовательно, мгновенные значения ЭДС будут в обоих этих случаях одинаковыми по фазе.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Распределение радиочастотного спектра | Федеральная комиссия по связи

Радиоспектр — это радиочастотная (РЧ) часть электромагнитного спектра. В Соединенных Штатах ответственность за регулирование радиочастотного спектра разделена между Федеральной комиссией по связи (FCC) и Национальным управлением по телекоммуникациям и информации (NTIA). FCC, которая является независимым регулирующим органом, управляет использованием спектра для нефедерального использования ( т. е. , правительство штата, местное правительство, коммерческое, частное внутреннее коммерческое и личное использование), а NTIA, которая является операционным подразделением Департамента Коммерция, управляет спектром для федерального использования ( напр. , используется армией, Федеральным управлением гражданской авиации и ФБР). В рамках FCC Инженерно-технологическое управление (OET) предоставляет консультации по техническим и политическим вопросам, касающимся распределения и использования спектра.

В настоящее время распределены только полосы частот между 9 кГц и 275 ГГц ( т. е. , предназначенные для использования одной или несколькими наземными или космическими службами радиосвязи или радиоастрономической службой при определенных условиях). OET поддерживает Таблицу распределения частот FCC, которая представляет собой сборник распределений. Таблица распределения частот FCC состоит из Международной таблицы распределения частот («Международная таблица») и Таблицы распределения частот США («Таблица США»). Таблица распределения частот FCC кодифицирована в Разделе 2.106 Правил Комиссии. Более подробное описание см. в Таблице распределения частот. Примечание. Печатное издание Раздела 47 Свода федеральных правил ежегодно пересматривается, чтобы включить в него все окончательные правила, внесшие поправки в Таблицу распределения частот и опубликованные в Федеральном регистре до 1 октября. Напротив, Комиссия регулярно обновляет свою онлайн-таблицу распределения частот вскоре после публикации окончательного правила.

Загрузить онлайн-таблицу FCC [Word | PDF] (23.08.22)

Каждый документ Комиссии, который предлагает внести поправки или вносит поправки в Таблицу распределения частот и связанный с ней пресс-релиз, доступен для загрузки в файле истории распределения FCC. Файл истории содержит полную ссылку на каждый документ, включая информацию о его публикации в Федеральном реестре и в реестре FCC. Файл истории также содержит изменения в таблице. Если поле (которое представляет полосу частот) пересматривается, то изменения полностью объясняются в файле истории. Примечание. 4 октября 2004 г. формат файла истории был изменен, и некоторые из описанных выше функций доступны только с этой даты.

Загрузите последний файл истории распределения FCC [Word | PDF ] (23.08.22)

Другие полезные ссылки:

Национальное управление по телекоммуникациям и информации (NTIA)
Справочник по спектрам федерального правительства: подробные описания NTIA, описывающие федеральное использование спектра в диапазоне от 225 МГц до 5 ГГц. (NTIA)
Комитет Национальной академии наук по радиочастотам (CORF)
Американская радиорелейная лига (ARRL)
Международный союз электросвязи (МСЭ)
Сектор радиосвязи МСЭ (ITU-R)
Европейская конференция почтовых и телекоммуникационных администраций (CEPT)

Теги:

Федеральный спектр — Распределение частот — Распределение радиочастот — Спектр — Таблица распределения частот

Обзор диапазонов частот и их применения | Блог о дизайне печатных плат

Ключевые выводы

Диапазон ELF используется для подводной связи, особенно для трубопроводного транспорта.
СЧ-диапазон охватывает AM-радиовещание, связь «берег-море», передачу сигналов бедствия и т. д.
ТГФ используется в качестве альтернативы рентгеновскому излучению и используется для получения изображений с частотой Терагерц.

Электромагнитный спектр охватывает все электромагнитные излучения, расположенные по частоте и длине волны

Вы когда-нибудь задумывались, как можно одновременно использовать автомобильный радиоприемник и мобильный телефон? Оба являются своего рода беспроводной связью, но что позволяет им существовать в одном месте без каких-либо перерывов? Это все из-за электромагнитного спектра.

Мобильные телефоны и автомобильные радиоприемники используют разные частотные диапазоны электромагнитного спектра для беспроводной передачи сигнала, что помогает им сосуществовать без особого хаоса. Электромагнитный спектр представляет собой набор всех частот, и энергия, передаваемая электромагнитными волнами, жестко регулируется в зависимости от частотных диапазонов.

Полоса частот может быть описана как совокупность частот в диапазоне от более низкой до более высокой частоты. Различные полосы частот электромагнитного спектра выделяются для различных приложений.

Электромагнитный спектр

Электромагнитное излучение — одна из форм распространения энергии в пространстве. Электромагнитная энергия распространяется в виде видимого света, радиоволн, инфракрасных лучей, гамма-лучей и т. д. Электромагнитный спектр охватывает все электромагнитные излучения, расположенные в соответствии с их частотой и длиной волны. Частота и длина волны обратно пропорциональны друг другу. В электромагнитном спектре чем выше частота, тем меньше длина волны.

Обычно электромагнитный спектр описывается как набор частот, расположенных в порядке возрастания, который включает в себя все различные формы электромагнитного излучения, присутствующие во Вселенной. Электромагнитный спектр простирается от очень длинных радиоволн до очень коротких гамма-лучей. В электромагнитном спектре доступно несколько поддиапазонов, а именно радиоволны, микроволны, рентгеновские лучи, инфракрасные лучи и гамма-лучи. Эти поддиапазоны относятся к определенным полосам частот.

Обозначение полос частот

Диапазон частот	Номер диапазона МСЭ	Частота
Чрезвычайно низкая частота (ELF)	1	3–30 Гц
Сверхнизкая частота (SLF)	2	30–300 Гц
Ультранизкая частота (ULF)	3	300 Гц-3 кГц
Очень низкая частота (VLF)	4	3–30 кГц
Низкочастотный (НЧ)	5	30–300 кГц
Средняя частота (СЧ)	6	300–3000 кГц
Высокочастотный (ВЧ)	7	3–30 МГц
Очень высокая частота (ОВЧ)	8	30–300 МГц
Ультравысокая частота (УВЧ)	9	300–3000 МГц
Сверхвысокая частота (СВЧ)	10	3–30 ГГц
Чрезвычайно высокая частота (КВЧ)	11	30–300 ГГц
Терагерц или чрезвычайно высокая частота (THF)	12	300–3000 ГГц

Классификация полос частот МСЭ

Полосы частот определяются Международным союзом электросвязи (МСЭ). Полосы частот ITU варьируются от самой низкой частоты до десятикратной самой низкой частоты. МСЭ координирует генерацию и передачу этих полос электромагнитных частот вместе с нормативными законами региона, в котором они используются. Они способствуют глобальному совместному использованию электромагнитного спектра и помогают улучшать телекоммуникационную инфраструктуру, тем самым участвуя в глобальном развитии. Согласно ITU, электромагнитный спектр классифицируется по различным полосам частот с номерами полос от 1 до 12. В приведенной выше таблице представлена классификация полос частот ITU.

Роль IEEE в обозначении полос частот

Частота	Обозначение ленты
3–30 МГц	ВЧ
30–300 МГц	ОВЧ
300–1000 МГц	УЛФ
1–2 ГГц	л
2–4 ГГц	С
4–8 ГГц	С
8–12 ГГц	Х
12–18 ГГц	Ку
18–27 ГГц	К
27–40 ГГц	Ка
40–75 ГГц	В
75–110 ГГц	Вт
110–300 ГГц	мм или G

Классификация частотных диапазонов IEEE

Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) внес значительный вклад в обозначение частотных диапазонов, которые используются в радиолокационных, наземных и спутниковых приложениях. Они дополнительно разделили микроволновый диапазон электромагнитного спектра и стандартизировали классификацию, обозначив каждый поддиапазон буквой. В таблице выше представлена классификация частотных диапазонов IEEE.

Диапазоны частот и приложения

Здесь представлен обзор применений частотных диапазонов согласно классификации ITU.

ELF — Этот диапазон частот используется для подводной связи, особенно для трубопроводного транспорта.
SLF — Используется для подводной связи и в электросети (не в качестве передаваемой волны).
ULF — Используется для горных коммуникаций и военных применений.
ОНЧ — Поскольку эта полоса частот обладает способностью проникать сквозь грязь и скалы, она используется в геофизических приложениях, навигации, беспроводном мониторинге сердца и т. д.
НЧ — В Европе и некоторых частях Азии НЧ-диапазон используется в АМ-вещании. Другие приложения диапазона LF включают RFID, любительское радио и навигацию.
ПВ — Эта полоса частот охватывает АМ-радиовещание, связь «берег-море», передачу сигналов бедствия и т. д.
HF — Этот диапазон также называют коротковолновым диапазоном. Это наиболее полезно в авиационной связи, любительской радиосвязи и радиовещании о погоде.
VHF — Этот диапазон используется для аналогового телевизионного вещания, FM-радиовещания, медицинского оборудования, использующего магнитно-резонансную томографию, мобильных наземных и морских систем связи.
UHF — Эта полоса частот имеет важное значение в современных системах беспроводной связи с приложениями в спутниковом телевидении, WiFi, GPS, Bluetooth, телевещании, мобильной связи, таких как услуги GSM, CDMA и LTE.
ШФ — Современные технологии связи, современные радары, услуги DTH, канал Wi-Fi 5 ГГц, радиоастрономия, мобильные сети, спутники телевизионного вещания, микроволновые устройства, спутники вещания и любительское радио — вот лишь некоторые из областей применения СВЧ.

Обозначение частоты тока: Что такое частота? | Fluke