Monimutkaiset vaihtovirrat

Yksinkertaisten lisäksi mm. sinimuotoiset vaihtovirratusein kohdataan monimutkaisia ​​virtoja, joissa virran muutoksen kuvaaja ajan myötä ei ole sinimuotoinen, vaan monimutkaisempi käyrä. Toisin sanoen tällaisille virroille virran vaihtelu laki on monimutkaisempi kuin yksinkertaisella sinimuotoisella virralla. Esimerkki tällaisesta virrasta on esitetty kuvassa. 1.

Näiden virtojen tutkiminen perustuu siihen tosiasiaan, että minkä tahansa monimutkaisen ei-sinimuotoisen virran voidaan katsoa koostuvan useista yksinkertaisista sinimuotoisista virroista, joiden amplitudit ovat erilaiset ja taajuudet ovat kokonaislukuisia kertoja suurempia kuin sinimuotoisen virran taajuus. annettu kompleksinen virta. Tällainen monimutkaisen virran hajottaminen sarjaksi yksinkertaisia ​​virtoja on tärkeää, koska monimutkaisen virran tutkiminen voidaan monissa tapauksissa supistaa yksinkertaisten virtojen huomioimiseen, joille sähkötekniikassa on johdettu kaikki peruslait.

Riisi. 1. Monimutkainen ei-sinimuotoinen virta

Niitä kutsutaan yksinkertaisiksi sinimuotoisiksi virroiksi, jotka muodostavat monimutkaisia ​​virtaharmonisia ja on numeroitu taajuutensa nousevassa järjestyksessä.Esimerkiksi jos kompleksivirran taajuus on 50 Hz, niin sen ensimmäinen harmoninen, jota muuten kutsutaan perusvärähtelyksi, on sinimuotoinen virta, jonka taajuus on 50 Hz, toinen harmoninen on sinivirta, jonka taajuus on 100 Hz, kolmannen harmonisen taajuus on 150 Hz ja niin edelleen.

Harmoninen luku ilmaisee, kuinka monta kertaa sen taajuus on suurempi kuin tietyn kompleksivirran taajuus. Kun harmonisten määrä kasvaa, niiden amplitudit yleensä pienenevät, mutta tähän sääntöön on poikkeuksia. Joskus jotkut harmoniset ovat täysin poissa, toisin sanoen niiden amplitudit ovat nolla. Vain ensimmäinen harmoninen on aina läsnä.

Riisi. 2. Kompleksinen vaihtovirta ja sen harmoniset yliaallot

Esimerkkinä kuviossa 1 on esitetty 2000 mm. Kuviossa 2a on esitetty kompleksivirran käyrä, joka koostuu ensimmäisestä ja toisesta harmonisesta harmonisesta ja näiden yliaaltojen kaavioista, ja kuviossa 2 on esitetty kaavio. Kuviossa 2, b sama on esitetty virralle, joka koostuu ensimmäisestä ja kolmannesta harmonisesta. Näissä kaavioissa harmonisten lisääminen ja monimutkaisen muodon kokonaisvirran saaminen tehdään lisäämällä pystysegmenttejä, jotka kuvaavat virtoja eri aikoina, ottaen huomioon niiden etumerkit (plus ja miinus).

Joskus yliaaltojen lisäksi sisältää myös monimutkaisen virran DC., eli vakiokomponentti. Koska vakiotaajuus on nolla, vakiokomponenttia voidaan kutsua nollaharmoniseksi.

Monimutkaisen virran harmonisia on vaikea löytää. Tälle on omistettu erityinen matematiikan osa, jota kutsutaan harmoniseksi analyysiksi... Joidenkin merkkien mukaan voidaan kuitenkin arvioida tiettyjen harmonisten esiintyminen. Esimerkiksi jos kompleksisen virran positiiviset ja negatiiviset puoliaallot ovat muodoltaan ja maksimiarvoltaan samat, niin tällainen virta sisältää vain yhden parittoman harmonisen.

Esimerkki tällaisesta virrasta on esitetty kuvassa. 2, b.Jos positiiviset ja negatiiviset puoliaallot eroavat toisistaan ​​muodoltaan ja maksimiarvoltaan (kuva 2, a), tämä toimii merkkinä parillisten harmonisten olemassaolosta (tässä tapauksessa voi olla myös parittomia harmonisia).

Riisi. 3. Monimutkainen vaihtovirta oskilloskoopin näytössä

Vaihtelevat jännitteet ja monimutkaiset EMF:t, kuten kompleksiset virrat, voidaan esittää yksinkertaisten sinimuotoisten komponenttien summana.

Mitä tulee monimutkaisten virtojen harmonisiksi hajoamisen fysikaaliseen merkitykseen, sanottu voidaan toistaa sykkivä virta, jotka tulisi myös luokitella monimutkaisiksi virroiksi.

Lineaarisista laitteista koostuvissa sähköpiireissä kompleksisen virran vaikutus voidaan aina pitää ja laskea sen komponenttivirtojen kokonaisvaikutukseksi. Epälineaaristen laitteiden läsnä ollessa tällä menetelmällä on kuitenkin rajoitetumpi sovellus, koska se voi antaa merkittäviä virheitä ratkaistaessa useita ongelmia.

Katso myös tästä aiheesta: Ei-sinimuotoisten virtapiirien laskenta