Vaihekulma

Vaihekulma (phase angle) kuvaa kahden sinimuotoisen signaalin tai signaalin ja referenssin välistä vaihe-erotusta. Se kertoo, kuinka pitkälle signaali on ajassa siirtynyt verrattuna toiseen signaaliin. Yleinen esimerkki on signaali s(t) = A cos(ωt + φ), jossa φ on vaihekulma. Kahden signaalin välillä määritetään vaihe-ero Δφ = φ2 − φ1.

Matematiikassa vaihekulma liittyy signaalin esitykseen sekä trigonometrisessä että kompleksisessa muodossa. Signaali voidaan esittää phasorina A∠φ, missä φ on vaihe. Impedanssissa Z = R + jX vaihekulma on φ = atan(X/R). Reaktiivinen osa X = ωL − 1/(ωC) määrittää, onko kuormitus induktiivinen vai kapasitivi, ja aiheuttaako se jännitteen ja virran viivästymisen (φ > 0) vai johtamisen (φ < 0). Vaihe vaikuttaa tehokerroin cosφ.

Mittaaminen ja analyysi: Vaihekulma voidaan määrittää mittaamalla jännite ja virta samanaikaisesti ja laskemalla niiden ero vaiheessa, useimmiten oskillografialla tai phasor-analyyseillä.

Sovellukset: Vaihekulma on keskeinen mittari vaihtovirran kuormituksen ominaisuuksia arvioitaessa, tehokerrointa parannettaessa sekä signaalin synkronoinnissa ja suodatuksessa. Kolmivaihejärjestelmissä vaihe-erot vaikuttavat kuormituksen tasapainoon ja järjestelmän dynamicisiin vastauksiin.