Σύνθετα εναλλασσόμενα ρεύματα
Εκτός από τα απλά, δηλ. ημιτονοειδή εναλλασσόμενα ρεύματαΣυχνά συναντώνται σύνθετα ρεύματα, στα οποία το γράφημα της μεταβολής του ρεύματος με την πάροδο του χρόνου δεν είναι μια ημιτονοειδής, αλλά μια πιο σύνθετη καμπύλη. Με άλλα λόγια, για τέτοια ρεύματα ο νόμος της μεταβολής του ρεύματος με το χρόνο είναι πιο περίπλοκος από ότι για ένα απλό ημιτονοειδές ρεύμα. Ένα παράδειγμα τέτοιου ρεύματος φαίνεται στο σχ. 1.
Η μελέτη αυτών των ρευμάτων βασίζεται στο γεγονός ότι οποιοδήποτε σύνθετο μη ημιτονικό ρεύμα μπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελείται από πολλά απλά ημιτονοειδή ρεύματα, τα πλάτη των οποίων είναι διαφορετικά και οι συχνότητες είναι ακέραιες φορές μεγαλύτερες από τη συχνότητα ενός δεδομένου μιγαδικού ρεύματος. Μια τέτοια αποσύνθεση ενός μιγαδικού ρεύματος σε μια σειρά απλών ρευμάτων είναι σημαντική, επειδή σε πολλές περιπτώσεις η μελέτη ενός μιγαδικού ρεύματος μπορεί να περιοριστεί στην εξέταση απλών ρευμάτων για τα οποία έχουν προκύψει όλοι οι βασικοί νόμοι στην ηλεκτρική μηχανική.
Ρύζι. 1. Σύνθετο μη ημιτονοειδές ρεύμα
Ονομάζονται απλά ημιτονοειδή ρεύματα που σχηματίζουν σύνθετες αρμονικές ρεύματος και αριθμούνται με αύξουσα σειρά της συχνότητάς τους.Για παράδειγμα, εάν ένα μιγαδικό ρεύμα έχει συχνότητα 50 Hz, τότε η πρώτη του αρμονική, που αλλιώς ονομάζεται θεμελιώδης ταλάντωση, είναι ένα ημιτονοειδές ρεύμα με συχνότητα 50 Hz, η δεύτερη αρμονική είναι ένα ημιτονοειδές ρεύμα με συχνότητα 100 Hz, η τρίτη αρμονική έχει συχνότητα 150 Hz και ούτω καθεξής.
Ένας αρμονικός αριθμός δείχνει πόσες φορές η συχνότητά του είναι μεγαλύτερη από τη συχνότητα ενός δεδομένου μιγαδικού ρεύματος. Καθώς ο αριθμός των αρμονικών αυξάνεται, τα πλάτη τους συνήθως μειώνονται, αλλά υπάρχουν εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα. Μερικές φορές κάποιες αρμονικές απουσιάζουν εντελώς, δηλαδή τα πλάτη τους είναι ίσα με μηδέν. Μόνο η πρώτη αρμονική είναι πάντα παρούσα.
Ρύζι. 2. Μιγαδικό εναλλασσόμενο ρεύμα και οι αρμονικές του
Ως παράδειγμα, το ΣΧ. Το Σχήμα 2α δείχνει ένα διάγραμμα μιγαδικού ρεύματος που αποτελείται από την πρώτη και τη δεύτερη αρμονική και τις γραφικές παραστάσεις αυτών των αρμονικών, και στο ΣΧ. 2, b, το ίδιο φαίνεται για το ρεύμα που αποτελείται από την πρώτη και την τρίτη αρμονική. Σε αυτά τα γραφήματα, η προσθήκη αρμονικών και η λήψη του συνολικού ρεύματος με σύνθετο σχήμα γίνεται με την προσθήκη κάθετων τμημάτων που απεικονίζουν ρεύματα σε διαφορετικούς χρόνους, λαμβάνοντας υπόψη τα πρόσημά τους (συν και πλην).
Μερικές φορές ένα σύνθετο ρεύμα, εκτός από αρμονικές, περιλαμβάνει και D.C., δηλαδή σταθερό συστατικό. Δεδομένου ότι η σταθερή συχνότητα είναι μηδέν, η σταθερή συνιστώσα μπορεί να ονομαστεί μηδενική αρμονική.
Είναι δύσκολο να βρούμε τις αρμονικές ενός μιγαδικού ρεύματος. Ένα ειδικό τμήμα των μαθηματικών που ονομάζεται αρμονική ανάλυση είναι αφιερωμένο σε αυτό... Ωστόσο, σύμφωνα με ορισμένα σημάδια, μπορεί να κριθεί η παρουσία ορισμένων αρμονικών. Για παράδειγμα, εάν τα θετικά και αρνητικά μισά κύματα ενός μιγαδικού ρεύματος έχουν το ίδιο σχήμα και τη μέγιστη τιμή, τότε ένα τέτοιο ρεύμα περιέχει μόνο μία περιττή αρμονική.
Ένα παράδειγμα τέτοιου ρεύματος δίνεται στο σχ. 2, β.Εάν τα θετικά και αρνητικά μισά κύματα διαφέρουν μεταξύ τους ως προς το σχήμα και τη μέγιστη τιμή (Εικ. 2, α), αυτό χρησιμεύει ως ένδειξη της παρουσίας ζυγών αρμονικών (στην περίπτωση αυτή, μπορεί να υπάρχουν και περιττές αρμονικές).
Ρύζι. 3. Σύνθετο εναλλασσόμενο ρεύμα στην οθόνη του παλμογράφου
Οι εναλλασσόμενες τάσεις και τα σύνθετα EMF, όπως τα πολύπλοκα ρεύματα, μπορούν να αναπαρασταθούν ως άθροισμα απλών ημιτονοειδών συνιστωσών.
Όσον αφορά τη φυσική έννοια της αποσύνθεσης μιγαδικών ρευμάτων σε αρμονικές, αυτά που ειπώθηκαν μπορούν να επαναληφθούν παλλόμενο ρεύμα, τα οποία θα πρέπει επίσης να ταξινομηθούν ως σύνθετα ρεύματα.
Σε ηλεκτρικά κυκλώματα που αποτελούνται από γραμμικές συσκευές, η δράση ενός μιγαδικού ρεύματος μπορεί πάντα να θεωρηθεί και να υπολογιστεί ως η συνολική δράση των ρευμάτων που το συνθέτουν. Ωστόσο, παρουσία μη γραμμικών συσκευών, αυτή η μέθοδος έχει πιο περιορισμένη εφαρμογή, καθώς μπορεί να δώσει σημαντικά σφάλματα κατά την επίλυση ορισμένων προβλημάτων.
Δείτε επίσης για αυτό το θέμα: Υπολογισμός κυκλωμάτων μη ημιτονοειδούς ρεύματος