AC (Alternating Current) taajuus tarkoittaa AC-siniaallon jaksojen lukumäärää sekunnissa. Taajuus tarkoittaa sitä vaihtelunopeutta, jolla sähkön suunta vaihtuu joka sekunti. Sitä mitataan hertseissä (Hz). Tässä kansainvälisessä mittayksikössä yksi hertsi vastaa yhtä jaksoa sekunnissa.
- Hertsi (Hz) = yksi hertsi vastaa yhtä jaksoa sekunnissa.
- Jakso = yksi kokonainen vaihtovirran tai -jännitteen aalto.
- Puolijakso = puolikas jakso.
- Jaksonaika = aaltomuodon yhteen kokonaiseen jaksoon kuluva aika.
Yksinkertaisimmillaan taajuus tarkoittaa sitä, miten nopeasti jokin toistuu. Sähköstä puhuttaessa taajuus tarkoittaa sitä, miten usein siniaallon jakso positiivisesta negatiiviseen toistuu tai suoritetaan.
Mitä enemmän jaksoja toistetaan sekunnissa, sitä suurempi taajuus on.
Esimerkki: Jos virran taajuudeksi sanotaan 5 Hz (katso alla oleva kaavio), sen aaltomuoto toistuu viisi kertaa sekunnissa.
Taajuudella kuvataan yleensä sähkölaitteen toimintaa. Seuraavassa on lueteltu muutamia yleisimpiä taajuusalueita:
- Sähköverkon taajuus (yleensä 50 tai 60 Hz)
- Taajuusmuuttajat toimivat yleensä 1–20 kilohertsin (kHz) kantotaajuudella
- Äänen taajuusalue: 15–20 kHz (ihmisten kuuloalue)
- Radiotaajuus: 30–300 kHz
- Pientaajuus: 300 kHz – 3 megahertsiä (MHz).
- Keskitaajuus: 3–30 MHz
- Suurtaajuus: 30–300 MHz
Piirit ja laitteet on usein suunniteltu toimimaan joko kiinteällä tai muuttuvalla taajuudella. Kiinteään taajuuteen suunnitellut laitteet toimivat epätavallisesti, jos niitä käytetään muulla kuin määritetyllä taajuudella. Esimerkiksi 50 Hz taajuuteen tarkoitettu AC-moottori käy hitaammin mikäli taajuus on alle 50 Hz, ja nopeammin mikäli taajuus on yli 50 Hz. AC-moottoreissa taajuuden muutos vaikuttaa samassa suhteessa moottorin pyörimisnopeuteen. Toinen esimerkki on, että jos taajuus laskee 5 %, myös moottorin nopeus laskee 5 %.
Kuinka taajuus mitataan
Digitaalinen yleismittari, joka sisältää taajuuslaskintilan, voi mitata AC-signaalien taajuuden ja voi sisältää myös seuraavat ominaisuudet:
- MIN/MAX-tallennus, joka mahdollistaa taajuusmittausten tallennuksen tietyllä aikajaksolla tai samalla tavalla kuin jännite-, virta- tai vastusmittaukset tallennetaan.
- Automaattinen alue, joka valitsee automaattisesti taajuuden mittausalueen, ellei mitattu jännite ole taajuuden mittausalueen ulkopuolella.
Sähköverkot vaihtelevat maittain. Yhdysvalloissa sähköverkko perustuu erittäin vakaaseen 60 hertsin signaaliin, mikä tarkoittaa 60:tä jaksoa sekunnissa.
Yhdysvalloissa kotitalouksien sähkö perustuu yksivaiheiseen, 120 voltin AC-jännitteeseen. Minkä tahansa yhdysvaltalaisen kodin pistorasiasta mitattu sähkö on siniaaltoa, jonka hetkellisarvo vaihtelee ±170 V välillä. True-RMS-jännitemittaus näyttää tällöin 120 volttia. Vaihtelunopeus on 60 jaksoa sekunnissa.
Mittayksikkö on nimetty hertsiksi saksalaisen fyysikon, Heinrich Hertzin (1857–1894) mukaan. Hän oli ensimmäinen, joka lähetti ja vastaanotti radioaaltoja. Radioaallot kulkevat jakson sekunnissa (1 Hz). (Vastaavasti myös kellon lyöntitaajuus on 1 Hz.)
Viite: ”Digital Multimeter Principles”, Glen A. Mazur, American Technical Publishers.
Liittyviä artikkeleita: