Komplex váltakozó áramok

Az egyszerűek mellett pl. szinuszos váltakozó áramokgyakran találkozunk összetett áramokkal, amelyekben az áram időbeli változásának grafikonja nem szinuszos, hanem összetettebb görbe. Más szóval, az ilyen áramok esetében az áram időbeli változásának törvénye bonyolultabb, mint egy egyszerű szinuszos áram esetében. ábrán látható egy példa egy ilyen áramra. 1.

Ezen áramok vizsgálata azon a tényen alapszik, hogy bármely összetett nem szinuszos áram több egyszerű szinuszos áramból állónak tekinthető, amelyek amplitúdói eltérőek, és a frekvenciák egész számúszor nagyobbak, mint egy szinuszos áram. adott komplex áram. Egy összetett áram ilyen egyszerű áramok sorozatára bontása azért fontos, mert sok esetben az összetett áram vizsgálata lecsökkenthető olyan egyszerű áramok figyelembevételére, amelyekre az elektrotechnikában minden alapvető törvényt levezettek.

Rizs. 1. Komplex, nem szinuszos áram

Ezeket egyszerű szinuszos áramoknak nevezzük, amelyek összetett áramharmonikusokat alkotnak, és frekvenciájuk szerint növekvő sorrendben vannak számozva.Például, ha egy komplex áram frekvenciája 50 Hz, akkor az első harmonikusa, más néven alaprezgés, egy 50 Hz frekvenciájú szinuszos áram, a második harmonikus egy 100 Hz frekvenciájú szinuszos áram, a harmadik harmonikus frekvenciája 150 Hz, és így tovább.

A harmonikus szám azt jelzi, hogy frekvenciája hányszor nagyobb, mint egy adott komplex áram frekvenciája. A harmonikusok számának növekedésével általában csökken az amplitúdójuk, de vannak kivételek e szabály alól. Néha néhány harmonikus teljesen hiányzik, azaz amplitúdójuk nulla. Mindig csak az első harmonikus van jelen.

Rizs. 2. Komplex váltóáram és harmonikusai

Példaként a 3. ábra. A 2a. ábra az első és második felharmonikusokból álló komplex áram grafikonját, valamint ezen harmonikusok grafikonját mutatja, és a 2a. A 2, b ábrán ugyanez látható az első és harmadik harmonikusból álló áramra is. Ezeken a grafikonokon a felharmonikusok összeadása és az összáram összetett alakzatú kinyerése úgy történik, hogy különböző időpontokban áramokat ábrázoló függőleges szegmenseket adunk hozzá, figyelembe véve azok előjeleit (plusz és mínusz).

Néha egy komplex áram a harmonikusokon kívül is magában foglal D.C., azaz állandó komponens. Mivel az állandó frekvencia nulla, az állandó komponenst nevezhetjük nulladik harmonikusnak.

Egy összetett áram harmonikusait nehéz megtalálni. Ennek szentelték a matematikának a harmonikus elemzésnek nevezett speciális részét... Egyes jelek szerint azonban bizonyos harmonikusok jelenléte megítélhető. Például, ha egy komplex áram pozitív és negatív félhulláma alakja és maximális értéke azonos, akkor egy ilyen áram csak egy páratlan felharmonikust tartalmaz.

Egy ilyen áramra mutatunk be példát a 3. ábrán. 2, b.Ha a pozitív és a negatív félhullám alakjában és maximális értékében különbözik egymástól (2. ábra, a), ez a páros felharmonikusok jelenlétének jele (ebben az esetben páratlan harmonikusok is lehetnek).

Rizs. 3. Komplex váltóáram az oszcilloszkóp képernyőjén

A váltakozó feszültségek és a komplex alakú EMF-ek, például az összetett áramok egyszerű szinuszos komponensek összegeként ábrázolhatók.

Az összetett áramok felharmonikusokká való bomlásának fizikai jelentését illetően az elmondottak megismételhetők pulzáló áram, amelyeket szintén a komplex áramok közé kell sorolni.

Lineáris eszközökből álló elektromos áramkörökben egy komplex áram hatását mindig a komponensáramok összhatásaként tekinthetjük és számíthatjuk ki. Nemlineáris eszközök jelenlétében azonban ennek a módszernek az alkalmazása korlátozottabb, mivel számos probléma megoldása során jelentős hibákat okozhat.

Lásd még ebben a témában: Nem szinuszos áramkörök számítása