Courants alternatifs complexes

En plus des plus simples, c'est-à-dire. courants alternatifs sinusoïdauxon rencontre souvent des courants complexes, dans lesquels le graphique de l'évolution du courant dans le temps n'est pas une sinusoïde, mais une courbe plus complexe. Autrement dit, pour de tels courants la loi de variation du courant dans le temps est plus compliquée que pour un simple courant sinusoïdal. Un exemple d'un tel courant est illustré à la fig. 1.

L'étude de ces courants repose sur le fait que tout courant complexe non sinusoïdal peut être considéré comme constitué de plusieurs courants sinusoïdaux simples dont les amplitudes sont différentes et dont les fréquences sont un nombre entier de fois supérieures à la fréquence d'un courant complexe donné. Une telle décomposition d'un courant complexe en une série de courants simples est importante, car dans de nombreux cas l'étude d'un courant complexe peut se réduire à la considération de courants simples pour lesquels toutes les lois fondamentales ont été dérivées en génie électrique.

Riz. 1. Courant non sinusoïdal complexe

Ils sont appelés courants sinusoïdaux simples qui forment des harmoniques de courant complexes et sont numérotés par ordre croissant de leur fréquence.Par exemple, si un courant complexe a une fréquence de 50 Hz, alors sa première harmonique, autrement appelée oscillation fondamentale, est un courant sinusoïdal de fréquence 50 Hz, la deuxième harmonique est un courant sinusoïdal de fréquence 100 Hz, la troisième harmonique a une fréquence de 150 Hz, et ainsi de suite.

Un nombre harmonique indique combien de fois sa fréquence est supérieure à la fréquence d'un courant complexe donné. Lorsque le nombre d'harmoniques augmente, leurs amplitudes diminuent généralement, mais il existe des exceptions à cette règle. Parfois, certaines harmoniques sont complètement absentes, c'est-à-dire que leurs amplitudes sont égales à zéro. Seule la première harmonique est toujours présente.

Riz. 2. Courant alternatif complexe et ses harmoniques

A titre d'exemple, la Fig. 2a montre un tracé de courant complexe constitué des première et deuxième harmoniques et des tracés de ces harmoniques, et sur la Fig. 2, b, la même chose est montrée pour le courant constitué des première et troisième harmoniques. Dans ces graphiques, l'ajout d'harmoniques et l'obtention du courant total avec une forme complexe se fait en ajoutant des segments verticaux représentant des courants à différents instants, en tenant compte de leurs signes (plus et moins).

Parfois, un courant complexe, en plus des harmoniques, comprend également DC, c'est-à-dire une composante constante. Puisque la fréquence constante est nulle, la composante constante peut être appelée l'harmonique zéro.

Il est difficile de trouver les harmoniques d'un courant complexe. Une section spéciale des mathématiques appelée analyse harmonique y est consacrée... Cependant, selon certains signes, la présence de certaines harmoniques peut être jugée. Par exemple, si les demi-ondes positives et négatives d'un courant complexe ont la même forme et la même valeur maximale, alors un tel courant ne contient qu'une seule harmonique impaire.

Un exemple d'un tel courant est donné à la fig. 2, b.Si les demi-ondes positives et négatives diffèrent l'une de l'autre par leur forme et leur valeur maximale (Fig. 2, a), cela indique la présence d'harmoniques paires (dans ce cas, il peut également y avoir des harmoniques impaires).

Riz. 3. Courant alternatif complexe sur l'écran de l'oscilloscope

Les tensions alternatives et les champs électromagnétiques de forme complexe, tels que les courants complexes, peuvent être représentés comme une somme de composants sinusoïdaux simples.

En ce qui concerne la signification physique de la décomposition des courants complexes en harmoniques, ce qui a été dit peut être répété courant pulsé, qui doivent également être classés comme des courants complexes.

Dans les circuits électriques constitués de dispositifs linéaires, l'action d'un courant complexe peut toujours être considérée et calculée comme l'action totale de ses courants composants. Cependant, en présence de dispositifs non linéaires, cette méthode a une application plus limitée, car elle peut donner des erreurs importantes lors de la résolution d'un certain nombre de problèmes.

Voir aussi sur ce sujet : Calcul des circuits de courant non sinusoïdaux