Sinüzoidal olmayan akımlı elektrik devreleri

Sinüzoidal olmayan akımlar ve ayrışmaları

Bir elektrik devresinde sinüzoidal olmayan akımlar iki nedenden dolayı oluşabilir:

1. elektrik devresinin kendisi doğrusaldır, ancak devre üzerinde sinüzoidal olmayan bir voltaj etki eder,

2. devreye etki eden voltaj sinüzoidaldir, ancak elektrik devresi doğrusal olmayan elemanlar içerir.

Her iki sebep de olabilir. Bu bölüm devreleri yalnızca ilk nokta için ele alır. Bu durumda sinüzoidal olmayan gerilimlerin periyodik olduğu kabul edilir.

Periyodik darbe jeneratörleri, çeşitli radyo mühendisliği, otomasyon, telemekanik cihazlarında kullanılır. Darbelerin şekli farklı olabilir: testere, kademeli, dikdörtgen (Şek. 1).

Şekil 1. Nabız şekilleri

Periyodik ancak sinüzoidal olmayan gerilimler altında lineer bir elektrik devresinde meydana gelen fenomen, gerilim eğrisinin trigonometrik bir Fourier serisinde genişletilmesi durumunda incelenmesi en kolay olanıdır:

A0 serisinin ilk terimi sabit bileşen veya sıfırıncı harmonik olarak adlandırılır, serinin ikinci terimi

- temel veya birinci harmonik ve formun diğer tüm üyeleri

k> 1 için daha yüksek harmonikler denir.

(3.1) ifadesinde toplamın sinüsünü açarsak, seriyi yazmanın başka bir biçimine geçebiliriz:

Fonksiyon apsis eksenine göre simetrik ise seri sabit bileşen içermez. Eğer fonksiyon ordinat eksenine göre simetrik ise seri sinüs içermez. Fonksiyon orijine göre simetriktir ve kosinüs içermez.

Bazı seri genişletme örnekleri bir tabloda verilmiştir. 1 ve referans literatürde de mevcuttur.

Tablo 1. Fourier serisi açılımı

Sinüzoidal olmayan akım devrelerinin hesaplanması

Devre, modele göre her bir harmonik için hesaplanır. Devre, devreye etki eden gerilimdeki harmonik sayısı kadar hesaplanır. Bu durumda, bir dizi özelliği dikkate almak gerekir.

Harmonik sayısı arttıkça endüktif elemanın direncinin arttığına dikkat edilmelidir.

ve kapasitif eleman ise tam tersine azalır:

Akımın sabit bileşeninin kapasitörden geçmediği ve endüktansın buna karşı bir direnç olmadığı da dikkate alınmalıdır.

Ayrıca, sadece temel harmonikte değil, daha yüksek harmoniklerde de olası rezonans olayını unutmamak gerekir.

vektör diyagramları her harmonik için ayrı ayrı çizilebilir.

Süperpozisyon ilkesine göre, her dalın akımı, bireysel terimlerin (sıfır, temel ve daha yüksek harmonikler) toplamından oluşabilir:

Toplam branşman akımının rms değeri, bireysel harmonik akımların ortalama değeri ile belirlenebilir:

Sinüzoidal olmayan akımın aktif gücü, bireysel harmoniklerin aktif güçlerinin toplamına eşittir:

Aşağıda sinüzoidal olmayan akım devrelerini hesaplamak için genel bir örnek verilmiştir. Tüm akımlar, gerilimler, dirençler iki indekse sahip olacaktır: ilk hane branşman numarasını ve ikinci hane harmonik sayısını ifade eder. Giriş gerilimi:

• Kalıcı bileşen

Şekil 2. Elektrik şeması

• Büyük Harmonik:

• Üçüncü harmonik:

Ayrıca okuyun: En yaygın AC - DC düzeltme şemaları