31 | 10 | 2020
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 4024
Просмотры материалов : 11702657

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Google]
  • [Mail.Ru]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 80 гостей
  • 4 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Последние новости
Другие форм волны PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
18.06.2012 20:19

Другие форм волны

Как ни странно это может показаться, любые повторяющиеся, не синусоидальной формы фактически эквивалентно ряд синусоидальных сигналов различных амплитуд и частот суммируются. Площадь волны очень часто и хорошо понятное дело, но не единственная.

Электронное управление питанием устройств, таких как транзисторы и кремний-управляемые выпрямители (SCR) часто приводят напряжения и тока, которые по существу измельченное версии противном случае "чистый" (чистый) синусоидального переменного тока от источника питания. Эти устройства обладают способностью внезапно изменить свое сопротивление с применением напряжение управляющего сигнала или тока, таким образом, "включение" и "выключения" почти мгновенно, создавая ток сигналов несущих мало общего с формой волны напряжения источника питания цепи. Эти текущие сигналы затем производить изменения напряжения сигнала на другие компоненты схемы, из-за падения напряжения создается несинусоидальных тока через цепь сопротивлений.

Схема компонентов, которые искажают нормальное синусоидальной формы переменного напряжения или тока называется нелинейной. Нелинейные компоненты, такие как тиристоры найти популярные использования в силовой электронике благодаря своей способности регулировать большое количество электроэнергии без отвода большого количества тепла. Хотя это преимущество с точки зрения энергоэффективности, формой волны искажения они вводят может вызвать проблемы.

Эти несинусоидальных сигналов, независимо от их фактического формы, эквивалентные серии синусоидальной формы волны выше (гармоника) частотам. Если не принимать во внимание схему дизайнера, гармонических сигналов созданы электронные компоненты переключения могут вызвать странное поведение цепи. Он становится все более распространенным в электроэнергетике наблюдать перегрев трансформаторов и двигателей из-за искажений в синусоидальной формы линии переменного тока напряжением, вытекающих из «переключения» нагрузок, таких как компьютеры и высокоэффективных ламп. Это не теоретические упражнения: это очень реальный и потенциально очень хлопотно.

В этом разделе я буду исследовать некоторые из наиболее распространенных форм волны и показать их гармонических составляющих путем Фурье-анализа с использованием SPICE.

Очень часто гармоник способом создаются в системе питания, когда переменный ток преобразуется, или «перегон» в постоянный ток. Это обычно делается с компонентами называются диоды, которые только позволяют прохождение тока в одном направлении. Простейший тип AC / DC выпрямление полуволны, где один диод блоков половине переменного тока (по времени) от проходящего через нагрузку. (Рис. ниже ) Как ни странно, обычный символ схема диода сделать так, что поток электронов в направлении против стрелки символа:

Half-выпрямитель.

 полупериод выпрямителя               
 v1 1 0 грех (0 15 60 0 0) 
 RLOAD 2 0 10k   
 d1 1 2 mod1     
 . Модели mod1 г   
 . Перехода 0,5 м 17 м   
 . Участок перехода V (1,0), V (2,0)
 . Четыре 60 V (1,0), V (2,0)  
 . Конец    
 полупериод выпрямителя               

Half-выпрямитель сигналов. V (1) 0,4 сдвигает синусоидальный входной V (1) для ясности. Это не часть моделирования.

Прежде всего, мы увидим, как SPICE анализирует исходный сигнал, напряжение чистой синусоидальной волны (рис. ниже )

 фурье-компоненты переходная характеристика V (1)    
 постоянная составляющая = 8.016E-04
 гармоники Фурье нормированной фазы нормирован
 нет (Гц) компонент компонент (град) фазы (град)
 1 6.000E +01 1.482E +01 1,000000 -0,005 0,000
 2 1.200E +02 2.492E-03 0,000168 -104,347 -104,342
 3 1.800E +02 6.465E-04 0,000044 -86,663 -86,658
 4 2.400E +02 1.132E-03 0,000076 -61,324 -61,319
 5 3.000E +02 1.185E-03 0,000080 -70,091 -70,086
 6 3.600E +02 1.092E-03 0,000074 -63,607 -63,602
 7 4.200E +02 1.220E-03 0,000082 -56,288 -56,283
 8 4.800E +02 1.354E-03 0,000091 -54,669 -54,664
 9 5.400E +02 1.467E-03 0,000099 -52,660 -52,655

Фурье-анализ входного синусоидального.

Обратите внимание на крайне малые гармонические и DC компонентов этой синусоидальной формы в таблице выше, однако, слишком малы, чтобы показать на гармонические участок выше. В идеале, было бы ничего, но основной частоты показывает (он является превосходным синусоидальной волны), но наши цифры Фурье-анализа не являются идеальными, потому что SPICE не могут позволить себе роскошь дискретизации сигнала бесконечной продолжительности. Далее мы сравним это с Фурье-анализ полуволны «перегон» напряжения на нагрузке резистора (рис. ниже )

 фурье-компоненты переходная характеристика V (2)    
 постоянная составляющая = 4.456E +00
 гармоники Фурье нормированной фазы нормирован
 нет (Гц) компонент компонент (град) фазы (град)
 1 6.000E +01 7.000E +00 1,000000 -0,195 0,000
 2 1.200E +02 3.016E +00 0,430849 -89,765 -89,570
 3 1.800E +02 1.206E-01 0,017223 -168,005 -167,810
 4 2.400E +02 5.149E-01 0,073556 -87,295 -87,100
 5 3.000E +02 6.382E-02 0,009117 -152,790 -152,595
 6 3.600E +02 1.727E-01 0,024676 -79,362 -79,167
 7 4.200E +02 4.492E-02 0,006417 -132,420 -132,224
 8 4.800E +02 7.493E-02 0,010703 -61,479 -61,284
 9 5.400E +02 4.051E-02 0,005787 -115,085 -114,889

Фурье-анализ полуволны выходных.

Обратите внимание, что даже относительно большой-кратные гармоники в этом анализе. По вырезать половину нашего волны переменного тока, мы ввели эквивалент несколько более высокой частотой синусоидальной (на самом деле, косинус) сигналов в нашу схему от оригинала, чистый синусоидальный. Также обратите внимание на большой постоянной составляющей: 4,456 вольт. Потому что наши переменного напряжения сигнала была «перегон» (только позволил выдвинуть в одном направлении на нагрузке, а не назад и вперед), он ведет себя гораздо больше, как DC.

Другой метод AC / DC преобразования называется полной волны (рис. ниже ), который, как вы уже догадались использует полный цикл переменного тока от источника, изменение полярности половина цикла переменного тока, чтобы получить поток электронов через нагрузку в том же направлении все время. Я не буду утомлять вас деталями, как именно это будет сделано, но мы можем рассмотреть сигнала (рис. ниже ) и гармонический анализ через SPICE: (рис. ниже )

Полный выпрямитель цепи.

 двухполупериодный мостовой выпрямитель   
 v1 1 0 грех (0 15 60 0 0) 
 RLOAD 2 3 10k   
 d1 1 2 mod1     
 d2 0 2 mod1     
 d3 3 1 mod1     
 d4 3 0 mod1     
 . Модели mod1 г   
 . Перехода 0,5 м 17 м   
 . Участок перехода V (1,0) V (2,3)
 . Четыре 60 V (2,3)  
 . Конец    

Сигналы для двухполупериодного выпрямителя

 фурье-компоненты переходная характеристика V (2,3)  
 постоянная составляющая = 8.273E +00
 гармоники Фурье нормированной фазы нормирован
 нет (Гц) компонент компонент (град) фазы (град)
 1 6.000E +01 7.000E-02 1,000000 -93,519 0,000
 2 1.200E +02 5.997E +00 85,669415 -90,230 3,289
 3 1.800E +02 7.241E-02 1,034465 -93,787 -0,267
 4 2.400E +02 1.013E +00 14,465161 -92,492 1,027
 5 3.000E +02 7.364E-02 1,052023 -95,026 -1,507
 6 3.600E +02 3.337E-01 4,767350 -100,271 -6,752
 7 4.200E +02 7.496E-02 1,070827 -94,023 -0,504
 8 4.800E +02 1.404E-01 2,006043 -118,839 -25,319
 9 5.400E +02 7.457E-02 1,065240 -90,907 2,612

Фурье-анализ двухполупериодного выпрямителя выхода.

Какая разница! По SPICE на преобразование Фурье, у нас есть 2-ой гармонической составляющей этого сигнала, это более 85 раз амплитуды исходной частоты источника переменного тока! Постоянная составляющая этой волне появляется как 8,273 вольт (почти в два раза, что было для полуволнового выпрямитель), а вторая гармоника почти 6 вольт в амплитуде. Обратите внимание, все остальные гармоники далее вниз по таблице. Нечетных гармоник на самом деле сильнее на некоторые из более высоких частотах, чем они есть на низких частотах, что интересно.

Как вы видите, что может начаться, как аккуратный, простой переменного тока синусоидальной может закончиться как сложный беспорядок гармоники, пройдя через несколько электронных компонентов. В то время как сложную математику за всем этим преобразованием Фурье не является необходимым для начала студент электрических цепей, чтобы понять, что это чрезвычайно важное значение для реализации принципов, на работе и понять практические последствия, что гармонические сигналы могут иметь на цепях. Практический эффект от частот гармоник в цепи будут рассмотрены в последнем разделе этой главы, но перед этим мы внимательно посмотрим на сигналы и их гармоники.

  • ОБЗОР:
  • Любой сигнал на всех, так долго, как это повторяющиеся, могут быть сведены к ряду синусоидальных сигналов суммируются. Различные форм волны состоят из различных смесей синусоидальных гармоник.
  • Выпрямление переменного тока в постоянный ток является весьма распространенным источником гармоник в промышленных энергетических систем.
 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья