Correnti alternate complesse

Oltre a quelli semplici, es. correnti alternate sinusoidalisi incontrano spesso correnti complesse, in cui il grafico della variazione di corrente nel tempo non è una sinusoide, ma una curva più complessa. In altre parole, per tali correnti la legge di variazione della corrente nel tempo è più complicata che per una semplice corrente sinusoidale. Un esempio di tale corrente è mostrato in fig. 1.

Lo studio di queste correnti si basa sul fatto che qualsiasi corrente complessa non sinusoidale può essere considerata come costituita da più correnti sinusoidali semplici, le cui ampiezze sono diverse e le cui frequenze sono un numero intero di volte maggiore della frequenza di un data corrente complessa. Una tale scomposizione di una corrente complessa in una serie di correnti semplici è importante, perché in molti casi lo studio di una corrente complessa può essere ridotto alla considerazione di correnti semplici per le quali tutte le leggi fondamentali sono state derivate nell'ingegneria elettrica.

Riso. 1. Corrente complessa non sinusoidale

Sono chiamate correnti sinusoidali semplici che formano armoniche di corrente complesse e sono numerate in ordine crescente di frequenza.Ad esempio, se una corrente complessa ha una frequenza di 50 Hz, allora la sua prima armonica, altrimenti chiamata oscillazione fondamentale, è una corrente sinusoidale con una frequenza di 50 Hz, la seconda armonica è una corrente sinusoidale con una frequenza di 100 Hz, la terza armonica ha una frequenza di 150 Hz, e così via.

Un numero armonico indica quante volte la sua frequenza è maggiore della frequenza di una data corrente complessa. All'aumentare del numero di armoniche, le loro ampiezze di solito diminuiscono, ma ci sono eccezioni a questa regola. A volte alcune armoniche sono completamente assenti, cioè le loro ampiezze sono uguali a zero. Solo la prima armonica è sempre presente.

Riso. 2. Corrente alternata complessa e sue armoniche

Come esempio, FIG. 2a mostra un grafico di corrente complessa costituito dalla prima e seconda armonica e grafici di queste armoniche, e in FIG. 2, b, lo stesso è mostrato per la corrente costituita dalla prima e dalla terza armonica. In questi grafici, l'aggiunta di armoniche e l'ottenimento della corrente totale con una forma complessa avviene aggiungendo segmenti verticali che rappresentano correnti in momenti diversi, tenendo conto dei loro segni (più e meno).

A volte una corrente complessa, oltre alle armoniche, include anche DC, cioè una componente costante. Poiché la frequenza costante è zero, la componente costante può essere chiamata armonica zero.

È difficile trovare le armoniche di una corrente complessa. A questo è dedicata una sezione speciale della matematica chiamata analisi armonica... Tuttavia, secondo alcuni segni, si può giudicare la presenza di determinate armoniche. Ad esempio, se le semionde positive e negative di una corrente complessa hanno la stessa forma e valore massimo, allora tale corrente contiene solo un'armonica dispari.

Un esempio di tale corrente è dato in fig. 2, b.Se le semionde positive e negative differiscono tra loro per forma e valore massimo (Fig. 2, a), questo serve come segno della presenza di armoniche pari (in questo caso possono esserci anche armoniche dispari).

Riso. 3. Corrente alternata complessa sullo schermo dell'oscilloscopio

Le tensioni alternate e gli EMF di forma complessa, come le correnti complesse, possono essere rappresentate come una somma di semplici componenti sinusoidali.

Per quanto riguarda il significato fisico della scomposizione di correnti complesse in armoniche, si può ripetere quanto detto corrente pulsante, che dovrebbero anche essere classificate come correnti complesse.

Nei circuiti elettrici costituiti da dispositivi lineari, l'azione di una corrente complessa può sempre essere considerata e calcolata come l'azione totale delle correnti che la compongono. Tuttavia, in presenza di dispositivi non lineari, questo metodo ha un'applicazione più limitata, poiché può dare errori significativi nella risoluzione di una serie di problemi.

Vedi anche su questo argomento: Calcolo di circuiti di corrente non sinusoidali