6.4. Фазовый угол и сдвиг фаз

В момент подключения сети, когда t = 0, напряжение не обязательно имеет нулевое значение. С большой долей вероятности можно утверждать, что α = ψ ≠ 0, где ψ (пси) будет называться начальным фазовым углом или начальной фазой. Тогда

E = Em∙sin(ωt +ψ).

Начальным фазовым углом, или начальной фазой, называют в электротехнике угол, который прошёл от начала периода до начала наблюдения и который обозначает действительную точку отсчёта (Смотри рис.102).

Рис.102.

В начальный момент времени (t = 0), с которого мы начали наблюдение, ЭДС прошла с начала периода 60˚ или π /3. Начальная фаза этой ЭДС 60˚, ω = 0 и начальное значение ЭДС: e_o = Em∙sinψ.

Положительная начальная фаза показывается на графике начинающейся в начальной точке слева, отрицательная – справа. Когда две синусоидальные величины одной и той же частоты сдвинуты друг относительно друга по времени, тогда говорят о фазовом сдвиге или угле фазового сдвига.

На рис.103 показаны две синусоидальные ЭДС с начальными фазами Ψ₁ = 60˚ и Ψ₂  = 30˚. Их мгновенные величины:

e₁ = Em∙sin(ωt +ψ₁)          и            e2 = Em∙sin(ωt +ψ₂). Фазовый сдвиг между ними:

ψ = ψ₁ - ψ₂ = 60˚ – 30˚ = 30˚.

Рис.103.

По фазе опережает тот синус, период которого начинается раньше, а отстаёт по фазе тот, чей период начинается позже. Т.е. мы можем сказать, что e₁ опережает по фазе e₂, или e₂ отстаёт по фазе от e₁. Угол фазового сдвига между напряжением и током обозначается буквой φ (fii). Этот сдвиг фаз имеет смысл, как между их амплитудными, так и нулевыми значениями. Обобщая, получим:

φ = ψ₁ - ψ₂ .

φ – угол сдвига фазы;

ψ₁ – начальная фаза первой синусоидальной величины, напряжения;

ψ₂ – начальная фаза второй синусоидальной величины, тока.

Когда две синусоидальные величины совпадают начальными фазами, то говорят, что они совпадают по фазе. Когда разница между начальными фазами +/ - π, то говорят, что они в противофазе.