¿Por qué la electricidad tiene una fase?

Su segunda edición hace que parezca que está preguntando sobre el mecanismo detrás del cambio de fase. Eso es simple: está diseñado con tres devanados separados. Esta imagen es una representación simplista y, honestamente, hay más de una forma de generar energía trifásica, pero estas bobinas están escalonadas 120 grados y, por lo tanto, la corriente inducida por el imán también se escalonará en fase.

Podría muy bien generar una alimentación trifásica (por ejemplo, no la alimentación de red, sino la alimentación trifásica a un motor) con algún tipo de configuración DAC, pero creo que está hablando de lo que he vinculado a continuación.

Este sitio web tiene una animación en flash que puede ayudar a aclarar la imagen que he adjuntado en la parte inferior. enlace

Fase es una diferencia en el tiempo entre señales que tienen la misma frecuencia.

Aquí hay una imagen de tres ondas sinusoidales:

SimiróunodeA,BoCalavezsinunpuntodeiniciobiendefinido,nopodríadistinguirladiferenciaentreellos.Laúnicarazónporlaquesondiferentesesporquevuelvenasu"punto de partida" en diferentes momentos.

Esto no es exclusivo de las ondas sinusoidales; puede hablar de fase para cualquier señal periódica. Sin embargo, tenga en cuenta que cada señal periódica es una suma de ondas sinusoidales, por lo que realmente está hablando de la fase de la fundamental.

La fase es solo una forma de describir las diferencias de tiempo en señales y eventos periódicos. Recuerde que, desde un punto de vista matemático, una verdadera señal periódica es eterna :

$$ f (t + T) = f (t), \ \ \ - \ infty < t < \ infty $$

Si tiene dos señales sinusoidales (ideales), no tiene sentido decir que una sucede antes o después de la otra. Ninguno de ellos realmente "sucede" en absoluto, no son eventos distintos, se extienden a lo largo de todo el tiempo. Esto es más obvio en una serie de Fourier, donde no hay ninguna variable de tiempo, pero la señal aún está completamente definida.

Dado que el tiempo absoluto no tiene sentido para las señales periódicas, lo único que importa es el tiempo relativo entre dos señales, lo que llamamos fase . Pero un tiempo relativo más largo que el período realmente no tiene sentido, ya que \ $ \ Delta t \ pm T = \ Delta t \ $. Por lo tanto, el tiempo relativo debe ser un número entre cero y el período, independientemente de cuál sea el período . En lugar de perder tiempo con las unidades físicas de tiempo, es más conveniente medir el tiempo en fracciones de un período. Por diversas razones históricas y matemáticas, hemos establecido dos fracciones comunes:

$$ \ frac {T} {360} \ a 1 ^ \ circ $$ $$ \ frac {T} {2 \ pi} \ a 1 \ \ mathrm {radian} $$

Entonces, ¿por qué es útil? En electricidad, a menudo sucede que tenemos una fuente de energía que produce un voltaje sinusoidal. Los sinusoides están relacionados con la rotación, por lo que puede obtenerlos de un generador que gira a una velocidad constante, por ejemplo. La fase viene en dos lugares:

1. En dispositivos capacitivos e inductivos, el voltaje y la corriente tienen la misma frecuencia pero diferentes fases. En un circuito con varios dispositivos de este tipo, los voltajes en diferentes nodos pueden estar desfasados entre sí.

2. Puedes hacer un motor más potente usando varios voltajes fuera de fase. El principio detrás de esto se llama poder polifásico .

En las comunicaciones, las señales sinusoidales se utilizan como operadores para permitir la transmisión de múltiples señales a través del mismo medio. hora. Cuando se trabaja con tales señales, a menudo es necesario hablar de la fase, como en el # 1 anterior.

Matemáticamente, se pueden describir muchas cosas utilizando la transformada de Fourier , que representa una señal como una suma de sinusoides A diferentes frecuencias, cada una con su propia amplitud y fase. Esto es útil porque cosas como los circuitos eléctricos responden de manera diferente a diferentes frecuencias.

(Por supuesto, ninguna señal o proceso es realmente perfecto, eternamente periódico. Pero la periodicidad ideal es una aproximación matemática muy útil.)

La notación compleja es una forma compacta de representar señales sinusoideas , es decir, voltajes y corrientes, que cambian en el tiempo de una manera que puede describirse mediante ondas sinusoidales de la forma \ $ V (t) = A \ cdot \ sin (\ omega t + \ phi) \ $, donde \ $ A \ $ es una amplitud, \ $ \ omega \ $ es la frecuencia angular y \ $ \ phi \ $ es la fase . Por lo tanto, como puede ver dos señales diferentes que son incluso la misma frecuencia puede diferir por fase, por lo que es necesario tener la representación de la señal para completar.

Creo que las señales eléctricas individuales no tienen una fase. Pero, si tenemos más señales o referencias (como tiempo de, por ejemplo, contador de tiempo), la fase es un indicador de la relatividad. Se utiliza para describir el desplazamiento entre señales y los efectos que causará este desplazamiento. Es como un automóvil, si conoce la posición, no es suficiente. Por ejemplo, necesitas saber la velocidad para describir cómo se comporta este auto. Pero esta es mi consideración personal.

La energía eléctrica es generada por un imán que gira sobre una bobina una y otra vez. La salida oscila porque el imán genera más energía cuando está más cerca de la bobina y menos cuando está más lejos.