Was ist Phase und Phasenverschiebung?

Definition: Die Phase einer Wechselgröße stellt den Anteil eines vollständigen Zyklus dar, den die Größe relativ zu einem festgelegten Referenzpunkt durchlaufen hat. Im Kontext wechselnder elektrischer oder physikalischer Phänomene, wenn zwei solche Größen gleiche Frequenzen haben und ihre jeweiligen Maxima (Spitzen) und Minima (Tiefs) zeitlich genau zusammenfallen, werden diese Größen als in Phase bezeichnet. Diese Synchronisation zeigt eine perfekte zeitliche Übereinstimmung, bei der die Wellenformen der beiden Größen ohne relative Verschiebung gemeinsam fortschreiten.

Betrachten Sie die beiden Wechselströme Im1 und Im2, die in der folgenden Abbildung dargestellt sind. Diese beiden elektrischen Größen erreichen nicht nur gleichzeitig ihre maximalen und minimalen Amplituden, sondern überschreiten auch den Nullwert-Threshold exakt im gleichen Moment.

Phasenversatz

Definition: Der Phasenversatz zwischen zwei elektrischen Größen wird definiert als der Winkelunterschied zwischen den Maximalwerten zweier Wechselgrößen mit gleicher Frequenz.

Mit anderen Worten, zwei Wechselgrößen zeigen einen Phasenversatz, wenn sie trotz gleicher Frequenz ihre Nullübergänge zu unterschiedlichen Zeitpunkten erreichen. Der Winkelunterschied zwischen den Nullwert-Momenten dieser beiden Wechselgrößen wird als Phasenversatzwinkel bezeichnet.

Nehmen wir zum Beispiel die beiden Wechselströme mit den Amplituden Im1 und Im2, die in Vektorform dargestellt sind. Beide Vektoren rotieren mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit von ω Radiant pro Sekunde. Da diese beiden Ströme den Nullwert zu unterschiedlichen Zeitpunkten überschreiten, besitzen sie einen Phasenversatz, der durch den Winkel φ gekennzeichnet ist.

Die Größe, die ihren positiven Maximalwert vor der anderen erreicht, wird als führende Größe bezeichnet. Umgekehrt wird die Größe, die ihren positiven Maximalwert nach der anderen erreicht, als nachlaufende Größe bezeichnet. In diesem Zusammenhang führt der Strom Im1 den Strom Im2; äquivalent dazu läuft der Strom Im2 hinter dem Strom Im1 nach.

Zyklus: Eine Wechselgröße gilt als einen vollen Zyklus durchlaufen, wenn sie eine vollständige Sequenz von positiven und negativen Werten durchläuft oder 360 elektrische Grad umfasst.