Dòng điện xoay chiều phức hợp

Ngoài những cái đơn giản, tức là. dòng điện xoay chiều hình sinthường gặp các dòng điện phức tạp, trong đó đồ thị của dòng điện thay đổi theo thời gian không phải là hình sin mà là một đường cong phức tạp hơn. Nói cách khác, đối với những dòng điện như vậy, quy luật biến thiên của dòng điện theo thời gian phức tạp hơn so với dòng điện hình sin đơn giản. Một ví dụ về dòng điện như vậy được hiển thị trong hình. 1.

Nghiên cứu về các dòng điện này dựa trên thực tế là bất kỳ dòng điện không hình sin phức tạp nào cũng có thể được coi là bao gồm một số dòng điện hình sin đơn giản, biên độ của chúng khác nhau và tần số lớn hơn một số lần so với tần số của một dòng điện phức đã cho. Việc phân tách một dòng điện phức tạp thành một loạt các dòng điện đơn giản như vậy là rất quan trọng, bởi vì trong nhiều trường hợp, việc nghiên cứu một dòng điện phức tạp có thể được quy về việc xem xét các dòng điện đơn giản mà tất cả các định luật cơ bản đều được dẫn xuất trong kỹ thuật điện.

Cơm. 1. Dòng điện không hình sin phức tạp

Chúng được gọi là các dòng điện hình sin đơn giản tạo thành các hài dòng điện phức tạp và được đánh số theo thứ tự tăng dần của tần số.Ví dụ: nếu một dòng điện phức có tần số 50 Hz, thì sóng hài thứ nhất của nó, hay còn gọi là dao động cơ bản, là dòng điện hình sin có tần số 50 Hz, sóng hài thứ hai là dòng điện hình sin có tần số 100 Hz, họa âm thứ ba có tần số 150 Hz, v.v.

Số điều hòa cho biết tần số của nó lớn hơn tần số của dòng điện phức cho trước bao nhiêu lần. Khi số lượng sóng hài tăng lên, biên độ của chúng thường giảm, nhưng vẫn có những ngoại lệ đối với quy tắc này. Đôi khi một số sóng hài hoàn toàn không có, nghĩa là biên độ của chúng bằng không. Chỉ có điều hòa đầu tiên luôn luôn có mặt.

Cơm. 2. Dòng điện xoay chiều phức tạp và các sóng hài của nó

Như một ví dụ, FIG. 2a thể hiện đồ thị của dòng điện phức bao gồm hài thứ nhất và thứ hai và đồ thị của các hài này, và trong FIG. 2, b, điều tương tự cũng được thể hiện đối với dòng điện bao gồm hài thứ nhất và thứ ba. Trong các biểu đồ này, việc thêm sóng hài và thu được tổng dòng điện có hình dạng phức tạp được thực hiện bằng cách thêm các đoạn thẳng đứng mô tả dòng điện tại các thời điểm khác nhau, có tính đến các dấu của chúng (cộng và trừ).

Đôi khi một dòng điện phức tạp, ngoài sóng hài, còn bao gồm D.C., nghĩa là, một thành phần không đổi. Vì tần số không đổi bằng 0 nên thành phần không đổi có thể được gọi là hài bậc 0.

Rất khó để tìm ra sóng hài của một dòng điện phức tạp. Một phần đặc biệt của toán học được gọi là phân tích sóng hài được dành cho việc này... Tuy nhiên, theo một số dấu hiệu, có thể đánh giá sự hiện diện của một số sóng hài nhất định. Ví dụ, nếu nửa sóng dương và âm của một dòng điện phức giống nhau về hình dạng và giá trị cực đại, thì dòng điện đó chỉ chứa một sóng hài lẻ.

Một ví dụ về dòng điện như vậy được đưa ra trong hình. 2, b.Nếu nửa sóng dương và âm khác nhau về hình dạng và giá trị cực đại (Hình 2, a), thì đây là dấu hiệu cho thấy sự hiện diện của sóng hài chẵn (trong trường hợp này, cũng có thể có sóng hài lẻ).

Cơm. 3. Dòng điện xoay chiều phức tạp trên màn hình máy hiện sóng

Điện áp xoay chiều và EMF có hình dạng phức tạp, chẳng hạn như dòng điện phức tạp, có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của các thành phần hình sin đơn giản.

Về ý nghĩa vật lý của sự phân hủy các dòng điện phức tạp thành các sóng hài, điều đã nói có thể được nhắc lại dòng điện xung, cũng nên được phân loại là dòng điện phức tạp.

Trong các mạch điện bao gồm các thiết bị tuyến tính, hoạt động của dòng điện phức tạp luôn có thể được xem xét và tính toán bằng tổng hoạt động của các dòng điện thành phần của nó. Tuy nhiên, với sự có mặt của các thiết bị phi tuyến tính, phương pháp này có ứng dụng hạn chế hơn, vì nó có thể gây ra sai số đáng kể khi giải một số bài toán.

Xem thêm về chủ đề này: Tính toán mạch điện không hình sin