Определение
Фазовый сдвиг — это разность фаз между двумя гармоническими колебаниями одинаковой частоты, выражаемая в градусах или радианах.
Причина возникновения фазового сдвига
Возникновение фазового сдвига в цепи переменного тока обусловлено наличием реактивных элементов(катушка индуктивности или емкостной элемент), которые воздействует на ток, ускоряя или замедляя его течение относительно напряжения или наоборот. Индуктивность приводит к отставанию тока от напряжения, а емкость - к напряжению от тока. Результатом является то, что ток и напряжение достигают своих пиковых значений в разное время, то есть происходит их рассинхрон.
Математическое описание
Исходное колебание s(t) (ток или напряжение) с нулевым фазовым сдвигом записывается следующим образом:
где A - амплитуда, w - угловая частота [рад/с]
Для колебания с внесенным фазовым сдвигом выражение будет выглядеть следующим образом:
Виды фазового сдвига
Различают три вида фазовых сдвигов сигналов по величине:
- Синфазный (равен 0). Сигналы совпадают по фазе, вносимого сдвига нет
- Противофазный (180). Колебания противоположны друг другу, когда один достигает максимума, другой - минимума
- Квадратурный (90). Сигналы сдвинуты друг относительно друга на четверть периода
Также можно встретить такие понятия, как положительный (одно колебание опережает другое) и отрицательный (одно отстает от другого) сдвиг фаз.
Область применения
Определение и измерение сдвига фаз (измеряется специальным прибором - фазометром) в электротехнике способствует определению свойств электрических цепей и их качественных показателей. В оптике явление фазового сдвига используется для измерения расстояния. Также применяются для анализа импульсных помех и поиска повреждений систем и кабелей.
Заключение
Фазовый сдвиг - ключевое понятие электротехники, описывающее временное соотношение между двумя сигналами. Его значение важно для проектирования и анализа любых систем, на вход которых поступает периодический сигнал.
