¿Qué es la fase, el ángulo de fase y el cambio de fase?

Cuando se habla de corriente alterna, a menudo trabajan con términos como "fase", "ángulo de fase", "cambio de fase". Esto generalmente se refiere a una corriente alterna sinusoidal o pulsante (obtenida por rectificación corriente sinusoidal).

Dado que el cambio periódico en EMF en la red o corriente en el circuito es proceso oscilatorio armónico, entonces la función que describe este proceso es armónica, es decir, seno o coseno, según el estado inicial del sistema oscilante.

El argumento de la función en este caso es solo la fase, es decir, la posición de la cantidad oscilante (corriente o voltaje) en cada momento de tiempo considerado en relación con el momento del comienzo de las oscilaciones. Y la función misma toma el valor de la cantidad fluctuante en el mismo momento en el tiempo.

Fase

Para comprender mejor el significado del término «fase», volvamos al gráfico de la dependencia del voltaje en una red de CA monofásica con respecto al tiempo. Aquí vemos que el voltaje cambia de un cierto valor máximo Um a -Um, pasando periódicamente por cero.

En el proceso de cambio, el voltaje asume muchos valores en cada momento del tiempo, periódicamente (después de un período de tiempo T) vuelve al valor desde el cual se inició el monitoreo de este voltaje.

Podemos decir que en cualquier instante de tiempo la tensión se encuentra en una fase determinada, que depende de varios factores: del tiempo t transcurrido desde el inicio de las oscilaciones, de la frecuencia angular y de la fase inicial. Entre paréntesis está la fase de oscilación completa en el tiempo actual t. Psi es la fase inicial.

Ángulo de fase

La fase inicial también se llama en ingeniería eléctrica. ángulo de fase inicialya que la fase se mide en radianes o grados, al igual que todos los ángulos geométricos normales. Los límites de cambio de fase varían de 0 a 360 grados o de 0 a 2 * pi radianes.

En la figura anterior, se puede observar que en el momento del inicio de la observación de la tensión alterna U, su valor no era cero, es decir, la fase ya había logrado desviarse de cero en este ejemplo en un cierto ángulo. Psi igual a unos 30 grados o pi / 6 radianes: este es el ángulo de fase inicial.

Como parte del argumento de una función sinusoidal, Psi es constante porque este ángulo se determina al comienzo de observar el cambio de voltaje y luego generalmente no cambia. Sin embargo, su presencia determina el desplazamiento total de la curva sinusoidal con respecto al origen.

A medida que el voltaje fluctúa más, el ángulo de fase actual cambia y el voltaje cambia con él.

Para una función sinusoidal, si el ángulo de fase total (fase completa, teniendo en cuenta la fase inicial) es cero, 180 grados (pi radianes) o 360 grados (2 * pi radianes), entonces el voltaje asume cero y si el ángulo de fase toma un valor de 90 grados (pi / 2 radianes) o 270 grados (3 * pi / 2 radianes), luego, en esos momentos, el voltaje se desvía al máximo de cero.

Cambio de fase

Por lo general, en el curso de mediciones eléctricas en circuitos con una corriente sinusoidal alterna (voltaje), tanto la corriente como el voltaje en el circuito investigado se observan simultáneamente. Luego, los gráficos de corriente y voltaje se trazan en un plano de coordenadas común.

En este caso, la frecuencia de cambio de corriente y voltaje es idéntica, pero diferente, si observa los gráficos, sus fases iniciales. En este caso dicen por el desfase entre corriente y tensión, es decir, por la diferencia entre sus ángulos de fase iniciales.

En otras palabras, el cambio de fase determina cuánto se desplaza una onda sinusoidal en el tiempo de la otra. El cambio de fase, como el ángulo de fase, se mide en grados o radianes. En fase, el seno cuyo período comienza antes es adelantado, y el seno cuyo período comienza más tarde en fase es retrasado. El cambio de fase generalmente se denota con la letra Phi.

El cambio de fase, por ejemplo, entre los voltajes en los conductores de una red de CA trifásica entre sí es constante e igual a 120 grados o 2 * pi / 3 radianes.