Komplekse vekselstrømme

Ud over de simple, dvs. sinusformede vekselstrømmeMan støder ofte på komplekse strømme, hvor grafen for strømændringen over tid ikke er en sinusformet, men en mere kompleks kurve. Med andre ord, for sådanne strømme er loven om strømmens variation med tiden mere kompliceret end for en simpel sinusformet strøm. Et eksempel på en sådan strøm er vist i fig. 1.

Studiet af disse strømme er baseret på det faktum, at enhver kompleks ikke-sinusformet strøm kan betragtes som bestående af flere simple sinusformede strømme, hvis amplituder er forskellige, og frekvenserne er et helt antal gange større end frekvensen af ​​en givet kompleks strøm. En sådan nedbrydning af en kompleks strøm til en række simple strømme er vigtig, fordi studiet af en kompleks strøm i mange tilfælde kan reduceres til at betragte simple strømme, for hvilke alle de grundlæggende love er udledt i elektroteknik.

Ris. 1. Kompleks ikke-sinusformet strøm

De kaldes simple sinusformede strømme, der danner komplekse strømharmoniske og er nummereret i stigende rækkefølge efter deres frekvens.For eksempel, hvis en kompleks strøm har en frekvens på 50 Hz, så er dens første harmoniske, ellers kaldet den fundamentale oscillation, en sinusformet strøm med en frekvens på 50 Hz, den anden 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 tal angiver, hvor mange gange dens frekvens er større end frekvensen af ​​en given kompleks strøm. Når antallet af harmoniske stiger, falder deres amplituder normalt, men der er undtagelser fra denne regel. Nogle gange er nogle harmoniske helt fraværende, det vil sige, at deres amplituder er lig med nul. Kun den første harmoniske er altid til stede.

Ris. 2. Kompleks vekselstrøm og dens harmoniske

Som et eksempel viser fig. 2a viser en plot af kompleks strøm bestående af den første og anden harmoniske og plots af disse harmoniske, og i fig. 2, b, er det samme vist for strømmen bestående af første og tredje harmoniske. I disse grafer sker tilføjelse af harmoniske og opnåelse af den samlede strøm med en kompleks form ved at tilføje lodrette segmenter, der viser strømme på forskellige tidspunkter, under hensyntagen til deres fortegn (plus og minus).

Nogle gange omfatter en kompleks strøm, udover harmoniske, også D.C., altså en konstant komponent. Da den konstante frekvens er nul, kan den konstante komponent kaldes den nulte harmoniske.

Det er svært at finde harmoniske af en kompleks strøm. Et særligt afsnit af matematik kaldet harmonisk analyse er viet til dette... Men ifølge nogle tegn kan tilstedeværelsen af ​​visse harmoniske bedømmes. For eksempel, hvis de positive og negative halvbølger af en kompleks strøm er ens i form og maksimal værdi, så indeholder en sådan strøm kun en ulige harmonisk.

Et eksempel på en sådan strøm er givet i fig. 2, b.Hvis de positive og negative halvbølger adskiller sig fra hinanden i form og maksimal værdi (fig. 2, a), tjener dette som et tegn på tilstedeværelsen af ​​lige harmoniske (i dette tilfælde kan der også være ulige harmoniske).

Ris. 3. Kompleks vekselstrøm på oscilloskopets skærm

Vekselspændinger og kompleksformede EMF'er, såsom komplekse strømme, kan repræsenteres som en sum af simple sinusformede komponenter.

Med hensyn til den fysiske betydning af nedbrydningen af ​​komplekse strømme til harmoniske, kan det, der er blevet sagt, gentages pulserende strøm, som også bør klassificeres som komplekse strømme.

I elektriske kredsløb, der består af lineære enheder, kan virkningen af ​​en kompleks strøm altid betragtes og beregnes som den samlede virkning af dens komponentstrømme. Men i nærvær af ikke-lineære enheder har denne metode en mere begrænset anvendelse, da den kan give betydelige fejl ved løsning af en række problemer.

Se også om dette emne: Beregning af ikke-sinusformede strømkredsløb