Mạch điện có dòng điện không hình sin

Dòng điện không hình sin và sự phân hủy của chúng

Trong một mạch điện, dòng điện không hình sin có thể xảy ra vì hai lý do:

1. bản thân mạch điện là tuyến tính, nhưng điện áp không hình sin tác động lên mạch,

2. điện áp tác dụng lên mạch là hình sin, nhưng mạch điện chứa các phần tử phi tuyến tính.

Có thể có cả hai lý do. Chương này chỉ đề cập đến các mạch cho điểm đầu tiên. Trong trường hợp này, điện áp không hình sin được coi là tuần hoàn.

Máy phát xung định kỳ được sử dụng trong các thiết bị kỹ thuật vô tuyến, tự động hóa, cơ điện tử khác nhau. Hình dạng của các xung có thể khác nhau: cưa, bậc, hình chữ nhật (Hình 1).

Hình 1. Hình dạng xung

Hiện tượng xảy ra trong một mạch điện tuyến tính dưới điện áp định kỳ nhưng không phải hình sin là dễ nghiên cứu nhất nếu đường cong điện áp được mở rộng trong chuỗi Fourier lượng giác:

Số hạng đầu tiên của dãy số A0 được gọi là thành phần không đổi hay điều hòa bậc 0, số hạng thứ hai của dãy số

- điều hòa cơ bản hoặc điều hòa đầu tiên và tất cả các thành viên khác của hình thức

với k > 1 được gọi là họa âm bậc cao.

Nếu trong biểu thức (3.1) ta khai triển sin của tổng thì ta có thể chuyển sang dạng viết dãy số khác:

Nếu hàm đối xứng qua trục hoành thì chuỗi không chứa thành phần hằng. Nếu hàm đối xứng qua trục tung thì chuỗi không chứa sin. Hàm này đối xứng qua gốc tọa độ và không chứa cosin.

Một số ví dụ về mở rộng chuỗi được đưa ra trong một bảng. 1 và chúng cũng có sẵn trong tài liệu tham khảo.

Bảng 1. Khai triển chuỗi Fourier

Tính toán mạch điện không hình sin

Mạch được tính cho từng sóng hài theo mô hình. Mạch điện được tính bằng bao nhiêu lần điện áp tác dụng lên mạch có sóng hài. Trong trường hợp này, cần phải tính đến một số đặc điểm.

Cần lưu ý rằng điện trở của phần tử cảm ứng tăng khi số sóng hài tăng

và phần tử điện dung thì ngược lại, giảm:

Cũng cần lưu ý rằng thành phần không đổi của dòng điện không đi qua tụ điện và độ tự cảm không phải là điện trở của nó.

Ngoài ra, người ta không nên quên các hiện tượng cộng hưởng có thể xảy ra không chỉ ở hài cơ bản mà còn ở các hài cao hơn.

sơ đồ véc tơ có thể được vẽ cho từng sóng hài riêng biệt.

Theo nguyên tắc chồng chất, dòng điện của mỗi nhánh có thể bao gồm tổng các số hạng riêng lẻ (không, hài cơ bản và cao hơn):

Giá trị rms của tổng dòng điện nhánh có thể được xác định bằng giá trị trung bình của các dòng điện hài riêng lẻ:

Công suất tác dụng của dòng điện không hình sin bằng tổng công suất tác dụng của từng sóng hài:

Dưới đây là một ví dụ tổng quát để tính mạch dòng điện không hình sin. Tất cả các dòng điện, điện áp, điện trở sẽ có hai chỉ số: chữ số đầu tiên có nghĩa là số nhánh và chữ số thứ hai là số sóng hài. Điện áp đầu vào:

• thành phần vĩnh viễn

Hình 2. Sơ đồ điện

• Điều hòa chính:

• Điều hòa thứ ba:

Đọc thêm: Sơ đồ chỉnh lưu AC sang DC phổ biến nhất