Сложни променливи токове

В допълнение към простите, т.е. синусоидални променливи токовечесто се срещат сложни течения, в който графиката на текущата промяна във времето не е синусоида, а по -сложна крива. С други думи, за такива токове законът за изменение на тока във времето е по -сложен, отколкото за обикновен синусоидален ток. Пример за такъв ток е показан на фиг. 1.

Изучаването на тези течения се основава на факта, че всеки сложен несинусоидален ток могат да се разглеждат като състоящи се от няколко прости синусоидални тока, чиито амплитуди са различни, а честотите са цял брой пъти по -големи от честотата на даден комплексен ток. Такова разлагане на сложен ток на поредица от прости токове е важно, защото в много случаи изследването на сложен ток може да се сведе до разглеждане на прости токове, за които всички основни закони са изведени в електротехниката.

Ориз. 1. Сложен несинусоидален ток

Наричат ​​се прости синусоидални токове, които образуват сложен ток хармоници и са номерирани във възходящ ред на тяхната честота. Например, ако сложен ток има честота 50 Hz, тогава първата му хармоника, наричана иначе фундаментално трептене, е синусоидален ток с честота 50 Hz, втората хармоника е синусоидален ток с честота 100 Hz, третият хармоник има честота 150 Hz и т.н.

Хармонично число показва колко пъти честотата му е по -голяма от честотата на даден комплексен ток. С увеличаване на броя на хармониците амплитудите им обикновено намаляват, но има изключения от това правило. Понякога някои хармоници липсват напълно, тоест амплитудите им са равни на нула. Винаги присъства само първата хармоника.

Ориз. 2. Сложен променлив ток и неговите хармоници

Като пример, фиг. 2, а показва графика на сложен ток, състояща се от първата и втората хармоници, и графики на тези хармоници, а на фиг. 2, b, същото е показано за тока, състоящ се от първата и третата хармоници. В тези графики добавянето на хармоници и получаването на общия ток със сложна форма се извършва чрез добавяне на вертикални сегменти, изобразяващи токове в различно време, като се вземат предвид техните знаци (плюс и минус).

Понякога сложен ток, освен хармоници, включва и D.C., тоест постоянен компонент. Тъй като постоянната честота е нула, постоянната компонента може да се нарече нулева хармоника.

Трудно е да се намерят хармониците на сложен ток. На това е посветен специален раздел по математика, наречен хармоничен анализ… Въпреки това, според някои признаци, може да се прецени наличието на определени хармоници. Например, ако положителните и отрицателните полувълни на сложен ток са еднакви по форма и максимална стойност, тогава такъв ток съдържа само един нечетен хармоник.

Пример за такъв ток е даден на фиг. 2, б. Ако положителните и отрицателните полувълни се различават една от друга по форма и максимална стойност (фиг. 2, а), това служи като знак за наличието на четни хармоници (в този случай може да има и нечетни хармоници).

Ориз. 3. Сложен променлив ток на екрана на осцилоскопа

Променливите напрежения и ЕМП със сложна форма, като сложни токове, могат да бъдат представени като сума от прости синусоидални компоненти.

По отношение на физическия смисъл на разлагането на сложни токове на хармоници, може да се повтори казаното пулсиращ ток, които също трябва да бъдат класифицирани като сложни токове.

В електрически вериги, състоящи се от линейни устройства, действието на сложен ток винаги може да се разглежда и изчислява като общото действие на съставящите го токове. Въпреки това, при наличието на нелинейни устройства, този метод има по -ограничено приложение, тъй като може да даде значителни грешки при решаването на редица проблеми.

Вижте също по тази тема: Изчисляване на несинусоидални токови вериги