Komplexa växelströmmar

Förutom de enkla, dvs. sinusformade växelströmmarkomplexa strömmar påträffas ofta, där grafen för strömförändringen över tiden inte är en sinusform, utan en mer komplex kurva. Med andra ord, för sådana strömmar är lagen för variation av strömmen med tiden mer komplicerad än för en enkel sinusformad ström. Ett exempel på en sådan ström visas i fig. 1.

Studiet av dessa strömmar bygger på det faktum att varje komplex icke-sinusformad ström kan anses bestå av flera enkla sinusformade strömmar, vars amplituder är olika och frekvenserna är ett helt antal gånger större än frekvensen för en givet komplex ström. En sådan sönderdelning av en komplex ström till en serie enkla strömmar är viktig, eftersom studiet av en komplex ström i många fall kan reduceras till att betrakta enkla strömmar för vilka alla grundläggande lagar har härletts inom elektroteknik.

Ris. 1. Komplex icke-sinusformad ström

De kallas enkla sinusformade strömmar som bildar komplexa strömövertoner och numreras i stigande ordning efter deras frekvens.Till exempel, om en komplex ström har en frekvens på 50 Hz, är dess första överton, annars kallad grundsvängning, en sinusformad ström med en frekvens på 50 Hz, den andra övertonen är en sinusformad ström med en frekvens på 100 Hz, den tredje övertonen har en frekvens på 150 Hz, och så vidare.

Ett övertonstal anger hur många gånger dess frekvens är större än frekvensen för en given komplex ström. När antalet övertoner ökar minskar deras amplituder vanligtvis, men det finns undantag från denna regel. Ibland är vissa övertoner helt frånvarande, det vill säga deras amplituder är lika med noll. Endast den första övertonen är alltid närvarande.

Ris. 2. Komplex växelström och dess övertoner

Som ett exempel visar FIG. Fig. 2a visar en kurva av komplex ström bestående av den första och andra övertonen och kurvor av dessa övertoner, och i FIG. 2, b, visas detsamma för strömmen som består av den första och tredje övertonen. I dessa grafer görs att lägga till övertoner och erhålla den totala strömmen med en komplex form genom att lägga till vertikala segment som visar strömmar vid olika tidpunkter, med hänsyn till deras tecken (plus och minus).

Ibland inkluderar en komplex ström, förutom övertoner, också D.C., det vill säga en konstant komponent. Eftersom den konstanta frekvensen är noll kan den konstanta komponenten kallas nollövertonen.

Det är svårt att hitta övertonerna i en komplex ström. Ett speciellt avsnitt av matematiken som kallas övertonsanalys ägnas åt detta... Men enligt vissa tecken kan förekomsten av vissa övertoner bedömas. Till exempel, om de positiva och negativa halvvågorna för en komplex ström har samma form och maximala värde, innehåller en sådan ström bara en udda överton.

Ett exempel på en sådan ström ges i fig. 2, b.Om de positiva och negativa halvvågorna skiljer sig från varandra i form och maximalt värde (Fig. 2, a), fungerar detta som ett tecken på närvaron av jämna övertoner (i detta fall kan det också finnas udda övertoner).

Ris. 3. Komplex växelström på oscilloskopets skärm

Växelspänningar och komplexa elektromagnetiska fält, såsom komplexa strömmar, kan representeras som summan av enkla sinusformade komponenter.

När det gäller den fysiska innebörden av sönderdelningen av komplexa strömmar till övertoner kan det som sagts upprepas pulserande ström, som också bör klassificeras som komplexa strömmar.

I elektriska kretsar som består av linjära enheter kan verkan av en komplex ström alltid betraktas och beräknas som den totala verkan av dess komponentströmmar. Men i närvaro av icke-linjära enheter har denna metod en mer begränsad tillämpning, eftersom den kan ge betydande fel vid lösning av ett antal problem.

Se även om detta ämne: Beräkning av icke-sinusformade strömkretsar