Функциональное представление

Как мы уже отмечали, несинусоидальность формы тока и на­пряжения объясняется тем, что сигналы являются суммой несколь­ких гармоник (синусоид) различных частот и амплитуд. Чем боль­ше этих составляющих и чем больше их амплитуда, тем значитель­нее искажения.

Идеальный (синусоидальный) сигнал состоял бы только из одной гармоники – первой (основной).

 

Рис. 2.15. Набор гармоник (а) и амплитудный сигнал (б):

1 – первая гармоника (50 Гц); 2 – вторая гармоника (100 Гц); 3 – третья гармоника (150 Гц); 4 – четвертая гармоника (200 Гц); 5 – пятая гармоника (250 Гц)

На рис. 2.15, а приведен пример гармонического состава (набо­ра из пяти исходных гармоник) сигнала тока.

Значения частот гармоник, соответственно, равны: первая (ос­новная) – 50 Гц, вторая – 100 Гц, третья – 150 Гц, четвертая – 200 Гц, пятая – 250 Гц. Амплитуды гармоник, соответственно, равны: первая (основная) – 1,0 А, вторая – 0,5 А, третья – 0,3 А, четвертая – 0,2 А, пятая – 0,1 А.

На рис. 2.15, б изображен амплитудный спектр этого сигнала. Конкретная форма сигнала определяется простым суммировани­ем синхронных текущих мгновенных значений всех исходных гар­моник. В данном случае, т.е. при таком наборе гармоник и таком варианте их фазовых сдвигов, форма сигнала выглядит так, как показано на рис. 2.16.

Примеры сигналов тока, содержащих две гармоники: первую (основную) – частотой 50 Гц и амплитудой 1,0 А и третью, часто­той 150 Гц и амплитудой 0,3 А, приведены на рис. 2.17, а и б.

Различия в формах суммарных сигналов, состоящих из совершен­но одинаковых комплектов гармонических составляющих (например, рис. 2.17) вызваны различием начальных фаз исходных гармоник, т.е. разным временным расположением гармоник.

 

Рис. 2.16. Суммирование пяти гармоник

1 – первая (основная) гармоника частотой 50 Гц и амплитудой 1,0 А; 2 – вторая гармоника частотой 100 Гц и амплитудой 0,5 А; 3 – третья гармоника частотой 150 Гц и амплитудой 0,3 А; 4 – четвертая гармоника частотой 200 Гц и амплитудой 0,2 А; 5 – пятая гармоника частотой 250 Гц и амплитудой 0,1 А; 6 – сумма пяти гармоник

 

Рис.2.17. Варианты суммирования (а и б) двух (первой и третьей) гармоник

1 – первая (основная) гармоника частотой 50 Гц и амплитудой 1,0 А; 2 – третья гармоника частотой 150 Гц и амплитудой 0,3 А; 3 – сумма двух гармоник

 

Таким образом, конкретная несинусоидальность (искажение фор­мы) сигналов определяется не только числом исходных гармоник, их амплитудами и частотами, но и начальным фазовым сдвигом, т.е. их фазовым спектром.