วงจรไฟฟ้าที่มีกระแสไม่เป็นไซน์

กระแสที่ไม่ใช่ไซน์และการสลายตัว

ในวงจรไฟฟ้า กระแสที่ไม่ใช่ไซน์สามารถเกิดขึ้นได้จากสองสาเหตุ:

1. วงจรไฟฟ้านั้นมีลักษณะเป็นเส้นตรง แต่แรงดันไฟฟ้าที่ไม่ใช่ไซน์ไซด์ทำหน้าที่ในวงจร

2. แรงดันไฟฟ้าที่กระทำต่อวงจรเป็นแบบไซน์ แต่วงจรไฟฟ้ามีองค์ประกอบที่ไม่ใช่เชิงเส้น

อาจมีทั้งสองสาเหตุ ในบทนี้จะกล่าวถึงวงจรสำหรับจุดแรกเท่านั้น ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าที่ไม่ใช่ไซน์จะถูกพิจารณาเป็นระยะ

เครื่องกำเนิดสัญญาณพัลส์เป็นระยะใช้ในอุปกรณ์ต่าง ๆ ของวิศวกรรมวิทยุ, ระบบอัตโนมัติ, ระบบโทรคมนาคม รูปร่างของพัลส์อาจแตกต่างกัน: เลื่อย, ขั้นบันได, สี่เหลี่ยมผืนผ้า (รูปที่ 1)

รูปที่ 1 รูปร่างพัลส์

ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้าเชิงเส้นภายใต้แรงดันไฟฟ้าเป็นระยะแต่ไม่ใช่ไซน์ไซด์ เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการศึกษาหากเส้นโค้งของแรงดันไฟฟ้าถูกขยายในอนุกรมฟูเรียร์ตรีโกณมิติ:

เทอมแรกของอนุกรม A0 เรียกว่าส่วนประกอบคงที่หรือฮาร์มอนิกศูนย์ ซึ่งเป็นพจน์ที่สองของอนุกรม

— ฮาร์มอนิกพื้นฐานหรือฮาร์มอนิกแรกและสมาชิกอื่น ๆ ทั้งหมดของรูปแบบ

สำหรับ k> 1 เรียกว่าฮาร์มอนิกที่สูงขึ้น

หากเราเปิดไซน์ของผลรวมในนิพจน์ (3.1) เราสามารถย้ายไปยังรูปแบบอื่นของการเขียนชุด:

ถ้าฟังก์ชันสมมาตรรอบแกน abscissa แสดงว่าอนุกรมนั้นไม่มีส่วนประกอบคงที่ ถ้าฟังก์ชันสมมาตรรอบแกนกำหนด แสดงว่าอนุกรมนั้นไม่มีไซน์ ฟังก์ชันมีความสมมาตรเกี่ยวกับจุดกำเนิดและไม่มีโคไซน์

ตัวอย่างของส่วนขยายซีรีส์มีให้ในตาราง 1 และยังมีอยู่ในเอกสารอ้างอิงอีกด้วย

ตารางที่ 1 การขยายอนุกรมฟูเรียร์

การคำนวณวงจรกระแสที่ไม่ใช่ไซน์

วงจรคำนวณฮาร์มอนิกแต่ละตัวตามรุ่น วงจรจะถูกคำนวณหลายครั้งตามที่มีฮาร์มอนิกในแรงดันไฟฟ้าที่กระทำต่อวงจร ในกรณีนี้จำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะหลายประการ

ควรสังเกตว่าความต้านทานขององค์ประกอบอุปนัยเพิ่มขึ้นเมื่อจำนวนฮาร์มอนิกเพิ่มขึ้น

และองค์ประกอบ capacitive ตรงกันข้าม ลดลง:

ควรคำนึงถึงด้วยว่าส่วนประกอบคงที่ของกระแสไม่ผ่านตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำไม่มีความต้านทาน

นอกจากนี้ เราไม่ควรลืมปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ที่เป็นไปได้ ไม่เพียงแต่ที่ฮาร์มอนิกพื้นฐานเท่านั้น แต่ยังรวมถึงฮาร์มอนิกที่สูงขึ้นด้วย

แผนภาพเวกเตอร์ สามารถลงจุดสำหรับแต่ละฮาร์มอนิกแยกกันได้

ตามหลักการของการซ้อนทับ กระแสของแต่ละสาขาสามารถประกอบด้วยผลรวมของแต่ละพจน์ (ศูนย์ มูลฐาน และฮาร์มอนิกที่สูงกว่า):

ค่า rms ของกระแสสาขาทั้งหมดสามารถกำหนดได้โดยค่าเฉลี่ยของกระแสฮาร์มอนิกแต่ละรายการ:

พลังแอคทีฟของกระแสที่ไม่ใช่ไซน์จะเท่ากับผลรวมของพลังแอคทีฟของฮาร์มอนิกแต่ละตัว:

ด้านล่างนี้คือตัวอย่างทั่วไปสำหรับการคำนวณวงจรกระแสที่ไม่ใช่ไซน์ไซด์ กระแส แรงดัน ความต้านทานทั้งหมดจะมีสองดัชนี: หลักแรกหมายถึงหมายเลขสาขาและหลักที่สองเป็นหมายเลขฮาร์มอนิก แรงดันไฟฟ้าขาเข้า:

• ส่วนประกอบถาวร

รูปที่ 2 แผนภาพไฟฟ้า

• ฮาร์มอนิกหลัก:

• ฮาร์มอนิกที่สาม:

อ่านเพิ่มเติม: แผนการแก้ไข AC เป็น DC ที่พบมากที่สุด