Circuitos elétricos com corrente não senoidal

Correntes não senoidais e sua decomposição

Em um circuito elétrico, correntes não senoidais podem ocorrer por dois motivos:

1. o próprio circuito elétrico é linear, mas uma tensão não senoidal atua no circuito,

2. a tensão que atua no circuito é senoidal, mas o circuito elétrico contém elementos não lineares.

Pode haver ambas as razões. Este capítulo trata apenas de circuitos para o primeiro ponto. Neste caso, as tensões não senoidais são consideradas periódicas.

Geradores de pulsos periódicos são usados ​​em vários dispositivos de engenharia de rádio, automação, telemecânica. A forma dos pulsos pode ser diferente: serra, escalonada, retangular (Fig. 1).

Figura 1. Formas de pulso

Os fenômenos que ocorrem em um circuito elétrico linear sob tensões periódicas, mas não senoidais, são mais fáceis de estudar se a curva de tensão for expandida em uma série trigonométrica de Fourier:

O primeiro termo da série A0 é chamado de componente constante ou harmônico zero, o segundo termo da série

— a fundamental ou primeira harmônica e todos os outros membros da forma

para k > 1 são chamados de harmônicos superiores.

Se na expressão (3.1) abrirmos o seno da soma, então podemos passar para outra forma de escrever a série:

Se a função for simétrica em relação ao eixo das abcissas, a série não contém um componente constante. Se a função for simétrica em relação ao eixo das ordenadas, a série não contém senos. A função é simétrica em relação à origem e não contém cossenos.

Alguns exemplos de expansão de série são dados em uma tabela. 1 e também estão disponíveis na literatura de referência.

Tabela 1. Expansão em série de Fourier

Cálculo de circuitos de corrente não senoidais

O circuito é calculado para cada harmônico de acordo com o modelo. O circuito é calculado quantas vezes houver harmônicos na tensão atuando no circuito. Nesse caso, é necessário levar em consideração uma série de características.

Deve-se notar que a resistência do elemento indutivo aumenta à medida que o número harmônico aumenta

e o elemento capacitivo, ao contrário, diminui:

Também deve ser levado em consideração que o componente constante da corrente não passa pelo capacitor e a indutância não é uma resistência a ele.

Além disso, não se deve esquecer os possíveis fenômenos de ressonância não apenas no harmônico fundamental, mas também nos harmônicos superiores.

Diagramas vetoriais pode ser plotado para cada harmônico separadamente.

De acordo com o princípio da superposição, a corrente de cada ramo pode consistir na soma de termos individuais (zero, fundamental e harmônicos superiores):

O valor rms da corrente total do ramo pode ser determinado pelo valor médio das correntes harmônicas individuais:

A potência ativa da corrente não senoidal é igual à soma das potências ativas dos harmônicos individuais:

Abaixo está um exemplo geral para calcular circuitos de corrente não senoidais. Todas as correntes, tensões, resistências terão dois índices: o primeiro dígito significa o número do ramo e o segundo dígito o número harmônico. Tensão de entrada:

• Componente permanente

Figura 2. Diagrama elétrico

• Harmônico Maior:

• Terceiro harmônico:

Leia também: Os esquemas de retificação CA para CC mais comuns