非正弦電流電路

非正弦電流及其分解

非正弦電流電路在電路中,非正弦電流的出現有兩個原因:

  1. 電路本身是線性的,但非正弦電壓作用在電路上,

  2. 作用在電路上的電壓是正弦波,但電路中包含非線性元件。

可能有兩種原因。本章僅針對第一點處理電路。在這種情況下,非正弦電壓被認為是周期性的。

週期脈衝發生器用於無線電工程、自動化、遠程機械的各種設備中。脈衝的形狀可以不同:鋸齒狀、階梯狀、矩形(圖 1)。

脈衝形狀

圖 1. 脈衝形狀

如果電壓曲線在三角傅立葉級數中展開,則在周期性但非正弦電壓下線性電路中發生的現象最容易研究:

級數 A0 的第一項稱為常數分量或零次諧波,級數的第二項

— 基本或一次諧波和形式的所有其他成員

k>1 稱為高次諧波。

如果在表達式 (3.1) 中我們打開和的正弦,那麼我們可以移動到另一種形式的級數:

如果函數關於橫坐標軸對稱,則該級數不包含常量分量。如果函數關於縱坐標軸對稱,則該級數不包含正弦。該函數關於原點對稱並且不包含餘弦。

表中給出了系列擴展的一些示例。 1 並且它們也可在參考文獻中找到。

傅里葉級數展開

表 1. 傅里葉級數展開

非正弦電流電路的計算

根據模型計算每個諧波的電路。電路的計算次數與作用在電路上的電壓中的諧波次數一樣多。在這種情況下,有必要考慮一些特徵。

需要注意的是,電感元件的電阻隨著諧波次數的增加而增加

相反,電容元件減少:

還應考慮到電流的恆定分量不會通過電容器,電感不是它的電阻。

此外,不應忘記不僅在基波處而且在高次諧波處都可能發生的共振現象。

矢量圖 可以分別為每個諧波繪製。

根據疊加原理,每個分支的電流可以由各項(零、基波和高次諧波)的總和組成:

總支路電流的有效值可由各次諧波電流的平均值確定:

非正弦電流的有功功率等於各次諧波的有功功率之和:

以下是計算非正弦電流電路的一般示例。所有的電流、電壓、電阻都會有兩個指標:第一個數字表示支路數,第二個數字表示諧波數。輸入電壓:

  • 永久組成部分


電路圖

圖 2. 電氣圖

  • 主要諧波:

  • 三次諧波:


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