Corrientes alternas complejas

Además de los simples, es decir. corrientes alternas sinusoidalesa menudo se encuentran corrientes complejas, en las que el gráfico del cambio de corriente a lo largo del tiempo no es una sinusoide, sino una curva más compleja. En otras palabras, para tales corrientes la ley de variación de la corriente con el tiempo es más complicada que para una corriente sinusoidal simple. Un ejemplo de tal corriente se muestra en la fig. 1.

El estudio de estas corrientes se basa en el hecho de que cualquier corriente no sinusoidal compleja puede considerarse como formada por varias corrientes sinusoidales simples, cuyas amplitudes son diferentes, y las frecuencias son un número entero de veces mayor que la frecuencia de un corriente compleja dada. Tal descomposición de una corriente compleja en una serie de corrientes simples es importante porque en muchos casos el estudio de una corriente compleja puede reducirse a la consideración de corrientes simples para las cuales se han derivado todas las leyes básicas en ingeniería eléctrica.

Arroz. 1. Corriente no sinusoidal compleja

Se denominan corrientes sinusoidales simples que forman armónicos de corriente complejos y se numeran en orden ascendente de su frecuencia.Por ejemplo, si una corriente compleja tiene una frecuencia de 50 Hz, entonces su primer armónico, también llamado oscilación fundamental, es una corriente sinusoidal con una frecuencia de 50 Hz, el segundo armónico es una corriente sinusoidal con una frecuencia de 100 Hz, el tercer armónico tiene una frecuencia de 150 Hz, y así sucesivamente.

Un número armónico indica cuántas veces su frecuencia es mayor que la frecuencia de una corriente compleja dada. A medida que aumenta el número de armónicos, sus amplitudes suelen disminuir, pero hay excepciones a esta regla. A veces, algunos armónicos están completamente ausentes, es decir, sus amplitudes son iguales a cero. Sólo el primer armónico está siempre presente.

Arroz. 2. Corriente alterna compleja y sus armónicos

Como ejemplo, la FIG. 2a muestra un gráfico de corriente compleja que consiste en los armónicos primero y segundo y gráficos de estos armónicos, y en la FIG. 2, b, lo mismo se muestra para la corriente que consta del primer y tercer armónico. En estos gráficos, la suma de armónicos y la obtención de la corriente total con forma compleja se realiza sumando segmentos verticales que representan corrientes en diferentes momentos, teniendo en cuenta sus signos (más y menos).

A veces, una corriente compleja, además de armónicos, también incluye CORRIENTE CONTINUA., es decir, un componente constante. Dado que la frecuencia constante es cero, el componente constante puede denominarse armónico cero.

Es difícil encontrar los armónicos de una corriente compleja. A esto se dedica una sección especial de matemáticas llamada análisis armónico... Sin embargo, según algunos signos, se puede juzgar la presencia de ciertos armónicos. Por ejemplo, si las semiondas positivas y negativas de una corriente compleja tienen la misma forma y valor máximo, entonces dicha corriente contiene solo un armónico impar.

Un ejemplo de tal corriente se da en la fig. 2, b.Si las semiondas positivas y negativas difieren entre sí en forma y valor máximo (Fig. 2, a), esto sirve como señal de la presencia de armónicos pares (en este caso, también puede haber armónicos impares).

Arroz. 3. Corriente alterna compleja en la pantalla del osciloscopio

Los voltajes alternos y los campos electromagnéticos de forma compleja, como las corrientes complejas, se pueden representar como una suma de componentes sinusoidales simples.

En cuanto al significado físico de la descomposición de corrientes complejas en armónicos, se puede repetir lo dicho corriente pulsante, que también deben clasificarse como corrientes complejas.

En los circuitos eléctricos formados por dispositivos lineales, la acción de una corriente compleja siempre se puede considerar y calcular como la acción total de las corrientes que la componen. Sin embargo, en presencia de dispositivos no lineales, este método tiene una aplicación más limitada, ya que puede dar errores significativos al resolver una serie de problemas.

Ver también sobre este tema: Cálculo de circuitos de corriente no sinusoidal