Komplekse vekselstrømmer

I tillegg til de enkle, dvs. sinusformede vekselstrømmerDet oppstår ofte komplekse strømmer, der grafen for strømendringen over tid ikke er en sinusformet, men en mer kompleks kurve. Med andre ord, for slike strømmer er loven om strømmens variasjon med tiden mer komplisert enn for en enkel sinusformet strøm. Et eksempel på en slik strøm er vist i fig. 1.

Studiet av disse strømmene er basert på det faktum at enhver kompleks ikke-sinusformet strøm kan betraktes som bestående av flere enkle sinusformede strømmer, hvis amplituder er forskjellige, og frekvensene er et helt antall ganger større enn frekvensen til en gitt kompleks strøm. En slik dekomponering av en kompleks strøm til en serie enkle strømmer er viktig, fordi studiet av en kompleks strøm i mange tilfeller kan reduseres til å ta hensyn til enkle strømmer som alle de grunnleggende lovene er utledet for innen elektroteknikk.

Ris. 1. Kompleks ikke-sinusformet strøm

De kalles enkle sinusformede strømmer som danner komplekse strømovertoner og er nummerert i stigende rekkefølge etter deres frekvens.For eksempel, hvis en kompleks strøm har en frekvens på 50 Hz, så er dens første harmoniske, ellers kalt fundamental oscillasjon, en sinusformet strøm med en frekvens på 50 Hz, den andre harmoniske er en sinusformet strøm med en frekvens på 100 Hz, den tredje harmoniske har en frekvens på 150 Hz, og så videre.

Et harmonisk tall indikerer hvor mange ganger dens frekvens er større enn frekvensen til en gitt kompleks strøm. Når antallet harmoniske øker, reduseres vanligvis amplitudene deres, men det finnes unntak fra denne regelen. Noen ganger er noen harmoniske helt fraværende, det vil si at deres amplituder er lik null. Bare den første harmoniske er alltid til stede.

Ris. 2. Kompleks vekselstrøm og dens harmoniske

Som et eksempel viser fig. 2a viser et plott av kompleks strøm bestående av den første og andre harmoniske og plott av disse harmoniske, og på fig. 2, b, er det samme vist for strømmen som består av første og tredje harmoniske. I disse grafene gjøres det å legge til harmoniske og oppnå den totale strømmen med en kompleks form ved å legge til vertikale segmenter som viser strømmer til forskjellige tider, og tar hensyn til deres tegn (pluss og minus).

Noen ganger inkluderer en kompleks strøm, i tillegg til harmoniske, også D.C., det vil si en konstant komponent. Siden den konstante frekvensen er null, kan den konstante komponenten kalles den nullte harmoniske.

Det er vanskelig å finne harmoniske av en kompleks strøm. En spesiell seksjon av matematikk kalt harmonisk analyse er viet til dette... Men ifølge noen tegn kan tilstedeværelsen av visse harmoniske bedømmes. For eksempel, hvis de positive og negative halvbølgene til en kompleks strøm er de samme i form og maksimal verdi, så inneholder en slik strøm bare en oddetall harmonisk.

Et eksempel på en slik strøm er gitt i fig. 2, b.Hvis de positive og negative halvbølgene skiller seg fra hverandre i form og maksimal verdi (fig. 2, a), tjener dette som et tegn på tilstedeværelsen av jevne harmoniske (i dette tilfellet kan det også være odde harmoniske).

Ris. 3. Kompleks vekselstrøm på oscilloskopskjermen

Vekselspenninger og kompleksformede elektromagnetiske felter, for eksempel komplekse strømmer, kan representeres som en sum av enkle sinusformede komponenter.

Når det gjelder den fysiske betydningen av dekomponering av komplekse strømmer til harmoniske, kan det som er sagt gjentas pulserende strøm, som også bør klassifiseres som komplekse strømmer.

I elektriske kretser som består av lineære enheter, kan virkningen av en kompleks strøm alltid betraktes og beregnes som den totale virkningen av dens komponentstrømmer. Imidlertid, i nærvær av ikke-lineære enheter, har denne metoden en mer begrenset anvendelse, siden den kan gi betydelige feil ved løsning av en rekke problemer.

Se også om dette emnet: Beregning av ikke-sinusformede strømkretser