Električna vezja z nesinusoidnim tokom

Nesinusni tokovi in ​​njihova razgradnja

V električnem tokokrogu lahko pride do nesinusoidnih tokov iz dveh razlogov:

1. sam električni tokokrog je linearen, vendar na tokokrog deluje nesinusna napetost,

2. napetost, ki deluje na tokokrog, je sinusna, vendar električni tokokrog vsebuje nelinearne elemente.

Razloga sta lahko oba. To poglavje obravnava vezja samo za prvo točko. V tem primeru velja, da so nesinusne napetosti periodične.

Generatorji periodičnih impulzov se uporabljajo v različnih napravah radijske tehnike, avtomatizacije, telemehanike. Oblika impulzov je lahko drugačna: žaga, stopničasta, pravokotna (slika 1).

Slika 1. Oblike impulzov

Pojave, ki se pojavljajo v linearnem električnem tokokrogu pod periodičnimi, vendar nesinusnimi napetostmi, je najlažje preučiti, če krivuljo napetosti razširimo v trigonometrični Fourierjev niz:

Prvi člen niza A0 se imenuje konstantna komponenta ali ničelni harmonik, drugi člen niza

— osnovni ali prvi harmonik in vsi drugi členi oblike

za k> 1 se imenujejo višji harmoniki.

Če v izrazu (3.1) odpremo sinus vsote, potem lahko preidemo na drugo obliko zapisa serije:

Če je funkcija simetrična glede na abscisno os, serija ne vsebuje konstantne komponente. Če je funkcija simetrična glede na ordinatno os, serija ne vsebuje sinusov. Funkcija je simetrična glede na izvor in ne vsebuje kosinusov.

Nekaj ​​primerov razširitve serije je podanih v tabeli. 1 in so na voljo tudi v referenčni literaturi.

Tabela 1. Razširitev v Fourierjev niz

Izračun tokokrogov nesinusnega toka

Vezje se izračuna za vsak harmonik glede na model. Vezje se izračuna tolikokrat, kolikor harmonikov je v napetosti, ki deluje na vezje. V tem primeru je treba upoštevati številne značilnosti.

Upoštevati je treba, da se odpornost induktivnega elementa poveča, ko se harmonično število poveča

kapacitivni element pa se, nasprotno, zmanjša:

Upoštevati je treba tudi, da konstantna komponenta toka ne prehaja skozi kondenzator in induktivnost ni upor proti njej.

Poleg tega ne smemo pozabiti na možne resonančne pojave ne samo na osnovnem harmoniku, temveč tudi na višjih harmonikih.

Vektorski diagrami lahko narišemo za vsak harmonik posebej.

Po principu superpozicije lahko tok vsake veje sestoji iz vsote posameznih členov (ničelni, osnovni in višji harmoniki):

Efektivna vrednost celotnega vejnega toka se lahko določi s povprečno vrednostjo posameznih harmonskih tokov:

Aktivna moč nesinusoidnega toka je enaka vsoti aktivnih moči posameznih harmonikov:

Spodaj je splošen primer za izračun nesinusnih tokovnih vezij. Vsi tokovi, napetosti, upori bodo imeli dva indeksa: prva številka pomeni številko veje, druga številka pa harmonično število. Vhodna napetost:

• Stalna komponenta

Slika 2. Električni diagram

• Major Harmonic:

• Tretji harmonik:

Preberite tudi: Najpogostejše sheme usmerjanja AC v DC