Общие и методические замечания

В настоящей главе рассматриваются цепи с периодическими токами и напряжениями, форма которых отличается от гармонической. Изучавшиеся до сих пор гармонические токи и напряжения являются лишь частным случаем более общих-несинусоидальных процессов в цепях.

Практически все генераторы переменного тока генерируют не чисто гармонические колебания, а периодические несинусоидальные. Источниками несинусоидальности могут быть неоднородности магнитного поля в зазоре генератора электроэнергии, переключения b преобразователях переменного тока, нелинейности в электронных генераторах.

Следует указать еще на один существенный источник искажений формы кривой напряжения и тока — мощные нелинейные и нестационарные нагрузки. В энергетике это, например, дуговые сталеплавильные печи или мощные выпрямительные установки.

В тех случаях, когда требуется мощный источник переменного тока для энергетических целей — форма кривой его напряжения или тока должна быть близка к синусоидальной (требования к синусоидальности жестко регламентируются. Несинусондальность источника энергии играет отрицательную роль главным образом при питании электрических машин, поскольку приводит к снижению вращающего момента, повышенному нагреву двигателей, генераторов и трансформаторов и вытекающему отсюда ускорению старения изоляции. Некоторые формы кривых периодического несинусоидального напряжения показаны на рис. 11.1 а, б.

Во многих случаях несинусоидальность токов или напряжений является полезным эффектом, например, в схемах выпрямления кривая напряжения несинусоидальна (рис. l1. l в, г). В цепях передачи и переработки информации напряжения и токи существенно несинусоидальны. Это могут быть импульсные сигналы различной формы, например прямоугольные (рис. 11.1д, е) или импульсы линейно изменяющегося напряжения (рис. 11.1 ж), применяемые, в частности, в цепях развертки телевизора.

Рис. 11.1 (б)

Рис. 11.1 (в)

Рис. 11.1 (г)

Рис. 11.1 (д)

Рис. 11.1 (е)

Рис. 11.1 (ж)

Рис. 11.1 а, б, в, г, д, е, ж

Цель настоящей главы — рассмотрение методов расчета и анализа линейных цепей, питаемых источниками периодических несинусоидальных ЭДС и токов. Основной метод анализа ;

— разложение несинусоидальных кривых ЭДС и тока в тригонометрический ряд Фурье и расчет цепи по принципу наложения, под действием источников каждой частоты в отдельности.

При изучении материала этой главы следует вспомнить— в чем заключается принцип и метод наложения. Расчет линейных цепей несинусоидального тока тесно связан с комплексным методом, поэтому нужно знать его основные положения. Так как один из этапов расчета цепей несинусоидального тока связан с разложением периодической несинусоидальной функции в дискретный ряд Фурье, следует освежить знания по теории рядов.