Correntes alternadas complexas

Além dos simples, ou seja. correntes alternadas senoidaiscorrentes complexas são freqüentemente encontradas, nas quais o gráfico da mudança de corrente ao longo do tempo não é uma senóide, mas uma curva mais complexa. Em outras palavras, para tais correntes a lei de variação da corrente com o tempo é mais complicada do que para uma corrente senoidal simples. Um exemplo dessa corrente é mostrado na fig. 1.

O estudo dessas correntes é baseado no fato de que qualquer corrente não senoidal complexa pode ser considerada como consistindo de várias correntes senoidais simples, cujas amplitudes são diferentes e as frequências são um número inteiro de vezes maior que a frequência de um dada corrente complexa. Tal decomposição de uma corrente complexa em uma série de correntes simples é importante porque, em muitos casos, o estudo de uma corrente complexa pode ser reduzido à consideração de correntes simples para as quais todas as leis básicas foram derivadas da engenharia elétrica.

Arroz. 1. Corrente não senoidal complexa

São chamadas de correntes senoidais simples que formam harmônicos complexos de corrente e são numeradas em ordem crescente de sua frequência.Por exemplo, se uma corrente complexa tem uma frequência de 50 Hz, então seu primeiro harmônico, também chamado de oscilação fundamental, é uma corrente senoidal com frequência de 50 Hz, o segundo harmônico é uma corrente senoidal com frequência de 100 Hz, o terceiro harmônico tem uma frequência de 150 Hz e assim por diante.

Um número harmônico indica quantas vezes sua frequência é maior que a frequência de uma determinada corrente complexa. À medida que o número de harmônicos aumenta, suas amplitudes geralmente diminuem, mas há exceções a essa regra. Às vezes, alguns harmônicos estão completamente ausentes, ou seja, suas amplitudes são iguais a zero. Apenas o primeiro harmônico está sempre presente.

Arroz. 2. Corrente alternada complexa e seus harmônicos

Como exemplo, a FIG. 2a mostra um gráfico de corrente complexa consistindo no primeiro e segundo harmônicos e gráficos desses harmônicos, e na FIG. 2, b, o mesmo é mostrado para a corrente composta pelo primeiro e terceiro harmônicos. Nesses gráficos, a adição de harmônicos e a obtenção da corrente total com forma complexa são feitas adicionando segmentos verticais que representam correntes em diferentes momentos, levando em consideração seus sinais (mais e menos).

Às vezes, uma corrente complexa, além dos harmônicos, também inclui DC, ou seja, um componente constante. Como a frequência constante é zero, o componente constante pode ser chamado de harmônico zero.

É difícil encontrar os harmônicos de uma corrente complexa. Uma seção especial de matemática chamada análise harmônica é dedicada a isso... No entanto, de acordo com alguns sinais, a presença de certos harmônicos pode ser julgada. Por exemplo, se as meias-ondas positivas e negativas de uma corrente complexa tiverem a mesma forma e valor máximo, essa corrente contém apenas um harmônico ímpar.

Um exemplo de tal corrente é dado na fig. 2, b.Se as meias-ondas positivas e negativas diferem entre si em forma e valor máximo (Fig. 2, a), isso serve como um sinal da presença de harmônicos pares (neste caso, também pode haver harmônicos ímpares).

Arroz. 3. Corrente alternada complexa na tela do osciloscópio

Tensões alternadas e EMFs de forma complexa, como correntes complexas, podem ser representadas como uma soma de componentes senoidais simples.

Com relação ao significado físico da decomposição de correntes complexas em harmônicos, o que foi dito pode ser repetido corrente pulsante, que também devem ser classificadas como correntes complexas.

Em circuitos elétricos constituídos por dispositivos lineares, a ação de uma corrente complexa sempre pode ser considerada e calculada como a ação total de suas correntes componentes. Porém, na presença de dispositivos não lineares, esse método tem uma aplicação mais limitada, pois pode dar erros significativos na resolução de uma série de problemas.

Veja também neste tópico: Cálculo de circuitos de corrente não senoidais