Komplexné striedavé prúdy

Okrem tých jednoduchých, tj. sínusové striedavé prúdyčasto sa stretávame s komplexnými prúdmi, v ktorých grafom zmeny prúdu v čase nie je sínusoida, ale zložitejšia krivka. Inými slovami, pre takéto prúdy je zákon zmeny prúdu s časom komplikovanejší ako pre jednoduchý sínusový prúd. Príklad takéhoto prúdu je znázornený na obr. 1.

Štúdium týchto prúdov je založené na skutočnosti, že každý komplexný nesínusový prúd možno považovať za pozostávajúci z niekoľkých jednoduchých sínusových prúdov, ktorých amplitúdy sú rôzne a frekvencie sú niekoľkonásobne väčšie ako frekvencia prúdov. daný komplexný prúd. Takýto rozklad zložitého prúdu na sériu jednoduchých prúdov je dôležitý, pretože v mnohých prípadoch možno štúdium zložitého prúdu zredukovať na úvahy o jednoduchých prúdoch, pre ktoré boli v elektrotechnike odvodené všetky základné zákony.

Ryža. 1. Komplexný nesínusový prúd

Nazývajú sa jednoduché sínusové prúdy, ktoré tvoria zložité prúdové harmonické a sú očíslované vo vzostupnom poradí ich frekvencie.Napríklad, ak má komplexný prúd frekvenciu 50 Hz, potom jeho prvá harmonická, inak nazývaná základná oscilácia, je sínusový prúd s frekvenciou 50 Hz, druhá harmonická je sínusový prúd s frekvenciou 100 Hz, tretia harmonická má frekvenciu 150 Hz atď.

Harmonické číslo udáva, koľkokrát je jeho frekvencia väčšia ako frekvencia daného komplexného prúdu. So zvyšujúcim sa počtom harmonických sa ich amplitúdy zvyčajne znižujú, existujú však výnimky z tohto pravidla. Niekedy niektoré harmonické úplne chýbajú, to znamená, že ich amplitúdy sú rovné nule. Vždy je prítomná iba prvá harmonická.

Ryža. 2. Komplexný striedavý prúd a jeho harmonické

Ako príklad je na obr. 2a znázorňuje graf komplexného prúdu pozostávajúceho z prvej a druhej harmonickej a grafu týchto harmonických a na obr. 2, b, to isté je znázornené pre prúd pozostávajúci z prvej a tretej harmonickej. V týchto grafoch sa pridávanie harmonických a získanie celkového prúdu s komplexným tvarom vykonáva pridaním vertikálnych segmentov zobrazujúcich prúdy v rôznych časoch, berúc do úvahy ich znamienka (plus a mínus).

Niekedy komplexný prúd okrem harmonických zahŕňa aj D.C., teda konštantná zložka. Keďže konštantná frekvencia je nulová, konštantnú zložku možno nazvať nultou harmonickou.

Je ťažké nájsť harmonické zložky komplexného prúdu. Tomu je venovaná špeciálna časť matematiky nazývaná harmonická analýza... Podľa niektorých znakov však možno usudzovať na prítomnosť určitých harmonických. Napríklad, ak majú kladné a záporné polvlny komplexného prúdu rovnaký tvar a maximálnu hodnotu, potom takýto prúd obsahuje iba jednu nepárnu harmonickú.

Príklad takéhoto prúdu je uvedený na obr. 2, b.Ak sa kladné a záporné polvlny navzájom líšia tvarom a maximálnou hodnotou (obr. 2, a), slúži to ako znak prítomnosti párnych harmonických (v tomto prípade môžu existovať aj nepárne harmonické).

Ryža. 3. Komplexný striedavý prúd na obrazovke osciloskopu

Striedavé napätia a komplexné EMF, ako sú zložité prúdy, môžu byť reprezentované ako súčet jednoduchých sínusových komponentov.

Čo sa týka fyzikálneho významu rozkladu zložitých prúdov na harmonické, možno zopakovať to, čo už bolo povedané pulzujúci prúd, ktoré by mali byť tiež klasifikované ako komplexné prúdy.

V elektrických obvodoch pozostávajúcich z lineárnych zariadení možno pôsobenie komplexného prúdu vždy považovať a vypočítať ako celkové pôsobenie prúdov jeho zložiek. Avšak v prítomnosti nelineárnych zariadení má táto metóda obmedzenejšiu aplikáciu, pretože môže spôsobiť významné chyby pri riešení mnohých problémov.

Pozri tiež na túto tému: Výpočet nesínusových prúdových obvodov