Komplekssed vahelduvvoolud

Lisaks lihtsatele, st. sinusoidsed vahelduvvooludsageli tuleb ette keerulisi voolusid, kus voolu ajas muutumise graafik ei ole sinusoid, vaid keerulisem kõver. Teisisõnu, selliste voolude puhul on voolu ajas muutumise seadus keerulisem kui lihtsa sinusoidse voolu korral. Sellise voolu näide on näidatud joonisel fig. 1.

Nende voolude uurimine põhineb asjaolul, et iga keerulist mittesinusoidset voolu võib pidada koosnevaks mitmest lihtsast sinusoidsest voolust, mille amplituudid on erinevad ja sagedused on terve arv kordi suuremad kui voolu sagedus. antud kompleksvool. Keerulise voolu selline lagunemine lihtsate voolude jadaks on oluline, sest paljudel juhtudel saab keeruka voolu uurimise taandada lihtsate voolude arvestamisele, mille jaoks on elektrotehnikas tuletatud kõik põhiseadused.

Riis. 1. Kompleksne mittesinusoidne vool

Neid nimetatakse lihtsateks siinusvooludeks, mis moodustavad keerulisi vooluharmoonikuid ja on nummerdatud nende sageduse kasvavas järjekorras.Näiteks kui kompleksvoolu sagedus on 50 Hz, siis selle esimene harmooniline, mida muidu nimetatakse põhivõnkumiseks, on sinusoidne vool sagedusega 50 Hz, teine ​​harmooniline siinusvool sagedusega 100 Hz, kolmanda harmoonilise sagedus on 150 Hz jne.

Harmooniline arv näitab, mitu korda on selle sagedus suurem kui antud kompleksvoolu sagedus. Harmooniliste arvu suurenedes nende amplituudid tavaliselt vähenevad, kuid sellest reeglist on ka erandeid. Mõnikord puuduvad mõned harmoonilised täielikult, see tähendab, et nende amplituudid on võrdsed nulliga. Alati on ainult esimene harmooniline.

Riis. 2. Kompleksvahelduvvool ja selle harmoonilised

Näitena on joonisel fig. 2a kujutab kompleksvoolu graafikut, mis koosneb esimesest ja teisest harmoonilisest ning nende harmooniliste graafikutest ning joonisel fig. 2, b, sama on näidatud esimesest ja kolmandast harmoonilisest koosneva voolu kohta. Nendel graafikutel toimub harmooniliste liitmine ja kompleksse kujuga koguvoolu saamine erinevatel aegadel voolusid kujutavate vertikaalsete segmentide liitmise teel, võttes arvesse nende märke (pluss ja miinus).

Mõnikord hõlmab kompleksvool lisaks harmoonilistele ka D.C.st konstantne komponent. Kuna konstantne sagedus on null, võib konstantset komponenti nimetada nullharmoonikuks.

Keerulise voolu harmoonilisi on raske leida. Sellele on pühendatud matemaatika spetsiaalne osa, mida nimetatakse harmoonilisteks analüüsiks... Mõne märgi järgi saab siiski hinnata teatud harmooniliste olemasolu. Näiteks kui kompleksvoolu positiivsed ja negatiivsed poollained on kuju ja maksimaalse väärtuse poolest samad, siis sisaldab selline vool ainult ühte paaritut harmoonilist.

Sellise voolu näide on toodud joonisel fig. 2, b.Kui positiivsed ja negatiivsed poollained erinevad üksteisest kuju ja maksimumväärtuse poolest (joonis 2, a), on see märk paarisharmoonikute olemasolust (sel juhul võib esineda ka paarituid harmoonilisi).

Riis. 3. Kompleksne vahelduvvool ostsilloskoobi ekraanil

Vahelduvpingeid ja kompleksse kujuga elektromagnetväljasid, näiteks keerulisi voolusid, saab esitada lihtsate siinuskomponentide summana.

Keeruliste voolude harmoonilisteks lagunemise füüsikalise tähenduse kohta võib öeldut korrata pulseeriv vool, mis tuleks samuti klassifitseerida kompleksvooludeks.

Lineaarsetest seadmetest koosnevates elektriahelates võib kompleksvoolu mõju alati käsitleda ja arvutada selle komponentvoolude kogumõjuna. Kuid mittelineaarsete seadmete olemasolul on sellel meetodil piiratum rakendus, kuna see võib paljude probleemide lahendamisel anda olulisi vigu.

Vaata ka sellel teemal: Mittesinusoidsete vooluahelate arvutamine