Curenți alternativi complexi

Pe lângă cele simple, adică. curenți alternativi sinusoidalise întâlnesc adesea curenți complecși, în care graficul modificării curentului în timp nu este o sinusoidă, ci o curbă mai complexă. Cu alte cuvinte, pentru astfel de curenți legea variației curentului în timp este mai complicată decât pentru un simplu curent sinusoidal. Un exemplu de astfel de curent este prezentat în fig. 1.

Studiul acestor curenți se bazează pe faptul că orice curent complex nesinusoidal poate fi considerat ca fiind format din mai mulți curenți sinusoidale simpli, ale căror amplitudini sunt diferite, iar frecvențele sunt de un număr întreg de ori mai mari decât frecvența unui dat curent complex. O astfel de descompunere a unui curent complex într-o serie de curenți simpli este importantă, deoarece în multe cazuri studiul unui curent complex poate fi redus la luarea în considerare a curenților simpli pentru care au fost derivate toate legile de bază în inginerie electrică.

Orez. 1. Curent complex nesinusoidal

Se numesc curenți sinusoidali simpli care formează armonici de curent complexe și sunt numerotați în ordinea crescătoare a frecvenței lor.De exemplu, dacă un curent complex are o frecvență de 50 Hz, atunci prima sa armonică, denumită altfel oscilația fundamentală, este un curent sinusoidal cu o frecvență de 50 Hz, a doua armonică este un curent sinusoidal cu o frecvență de 100 Hz, a treia armonică are o frecvență de 150 Hz și așa mai departe.

Un număr armonic indică de câte ori frecvența lui este mai mare decât frecvența unui curent complex dat. Pe măsură ce numărul de armonici crește, amplitudinile acestora scad de obicei, dar există excepții de la această regulă. Uneori, unele armonice sunt complet absente, adică amplitudinile lor sunt egale cu zero. Doar prima armonică este întotdeauna prezentă.

Orez. 2. Curentul alternativ complex și armonicile acestuia

Ca exemplu, FIG. 2a prezintă o diagramă a curentului complex constând din prima şi a doua armonică şi grafice ale acestor armonici, iar în FIG. 2, b, același lucru este arătat pentru curentul format din prima și a treia armonică. În aceste grafice, adăugarea armonicilor și obținerea curentului total cu o formă complexă se face prin adăugarea de segmente verticale care înfățișează curenți în momente diferite, ținând cont de semnele acestora (plus și minus).

Uneori, un curent complex, pe lângă armonici, include și DC., adică o componentă constantă. Deoarece frecvența constantă este zero, componenta constantă poate fi numită armonica zero.

Este greu de găsit armonicile unui curent complex. O secțiune specială de matematică numită analiză armonică este dedicată acestui lucru... Cu toate acestea, după unele semne, prezența anumitor armonici poate fi judecată. De exemplu, dacă semiundele pozitive și negative ale unui curent complex sunt aceleași ca formă și valoare maximă, atunci un astfel de curent conține doar o armonică impară.

Un exemplu de astfel de curent este dat în fig. 2, b.Dacă semiundele pozitive și negative diferă între ele ca formă și valoare maximă (Fig. 2, a), aceasta servește ca semn al prezenței armonicilor pare (în acest caz, pot exista și armonici impare).

Orez. 3. Curent alternativ complex pe ecranul osciloscopului

Tensiunile alternative și EMF de formă complexă, cum ar fi curenții complexi, pot fi reprezentate ca o sumă de componente sinusoidale simple.

În ceea ce privește semnificația fizică a descompunerii curenților complecși în armonici, ceea ce s-a spus se poate repeta curent pulsatoriu, care ar trebui clasificate și ca curenți complexi.

În circuitele electrice formate din dispozitive liniare, acțiunea unui curent complex poate fi întotdeauna considerată și calculată ca acțiunea totală a curenților săi componente. Cu toate acestea, în prezența dispozitivelor neliniare, această metodă are o aplicație mai limitată, deoarece poate da erori semnificative la rezolvarea unui număr de probleme.

Vezi și pe acest subiect: Calculul circuitelor de curent nesinusoidal