Složité střídavé proudy

Kromě těch jednoduchých, tzn. sinusové střídavé proudyčasto se setkáváme s komplexními proudy, u kterých není grafem změny proudu v čase sinusoida, ale složitější křivka. Jinými slovy, pro takové proudy je zákon změny proudu s časem složitější než pro jednoduchý sinusový proud. Příklad takového proudu je znázorněn na Obr. 1.

Studium těchto proudů je založeno na skutečnosti, že jakýkoli komplexní nesinusový proud lze považovat za složený z několika jednoduchých sinusových proudů, jejichž amplitudy jsou různé a frekvence jsou mnohonásobně větší než frekvence proudu. daný komplexní proud. Takový rozklad komplexního proudu na řadu jednoduchých proudů je důležitý, protože v mnoha případech lze studium komplexního proudu zredukovat na úvahy o jednoduchých proudech, pro které byly v elektrotechnice odvozeny všechny základní zákony.

Rýže. 1. Komplexní nesinusový proud

Říká se jim jednoduché sinusové proudy, které tvoří komplexní proudové harmonické a jsou číslovány vzestupně podle jejich frekvence.Má-li například komplexní proud frekvenci 50 Hz, pak jeho první harmonická, jinak nazývaná základní kmitání, je sinusový proud o frekvenci 50 Hz, druhá harmonická je sinusový proud s frekvencí 100 Hz, třetí harmonická má frekvenci 150 Hz a tak dále.

Harmonické číslo udává, kolikrát je jeho frekvence větší než frekvence daného komplexního proudu. S rostoucím počtem harmonických se jejich amplitudy obvykle snižují, ale existují výjimky z tohoto pravidla. Někdy některé harmonické zcela chybí, to znamená, že jejich amplitudy jsou rovné nule. Vždy je přítomna pouze první harmonická.

Rýže. 2. Komplexní střídavý proud a jeho harmonické

Jako příklad Obr. 2a znázorňuje graf komplexního proudu sestávajícího z první a druhé harmonické a grafy těchto harmonických, a na OBR. 2, b, totéž je znázorněno pro proud sestávající z první a třetí harmonické. V těchto grafech se přidávání harmonických a získávání celkového proudu s komplexním tvarem provádí přidáním vertikálních segmentů znázorňujících proudy v různých časech, přičemž se berou v úvahu jejich znaménka (plus a mínus).

Někdy komplexní proud kromě harmonických také zahrnuje DC., tedy konstantní složku. Protože konstantní frekvence je nulová, lze konstantní složku nazvat nulovou harmonickou.

Je obtížné najít harmonické složky komplexního proudu. Tomu je věnována zvláštní část matematiky zvaná harmonická analýza... Podle některých znaků však lze usuzovat na přítomnost určitých harmonických. Pokud mají například kladné a záporné půlvlny komplexního proudu stejný tvar a maximální hodnotu, pak takový proud obsahuje pouze jednu lichou harmonickou.

Příklad takového proudu je uveden na Obr. 2, b.Pokud se kladné a záporné půlvlny od sebe liší tvarem a maximální hodnotou (obr. 2, a), slouží to jako známka přítomnosti sudých harmonických (v tomto případě mohou existovat i liché harmonické).

Rýže. 3. Komplexní střídavý proud na obrazovce osciloskopu

Střídavá napětí a komplexně tvarované EMF, jako jsou komplexní proudy, mohou být reprezentovány jako součet jednoduchých sinusových složek.

Pokud jde o fyzikální význam rozkladu komplexních proudů na harmonické, lze zopakovat, co bylo řečeno pulzující proud, které by měly být také klasifikovány jako komplexní proudy.

V elektrických obvodech sestávajících z lineárních zařízení lze působení komplexního proudu vždy uvažovat a vypočítat jako celkové působení jeho dílčích proudů. V přítomnosti nelineárních zařízení má však tato metoda omezenější použití, protože může způsobit významné chyby při řešení řady problémů.

Viz také k tomuto tématu: Výpočet nesinusových proudových obvodů