В промышленных сетях идеальных синусоид тока и напряжения практически не бывает. Возникающие искажения и пульсации напряжения, а также перекосы фаз связаны с несимметричной нагрузкой и присутствием нелинейных элементов (элементы со стальными сердечниками, выпрямительные установки, вентильные элементы, электрические дуговые печи).

Несинусоидальные токи и напряжения можно представить в виде суммы синусоидальных напряжений и токов при помощи разложения в ряд Фурье с ограничением числа членов.

Кривая несинусоидальности тока на нагрузке при однополупериодном выпрямлении с использованием диода

В общем случае:

где

- постоянная составляющая;

- амплитуды гармонических составляющих;

- частота основной гармоники;

- начальные фазы гармоник.

На практике для выбора и оценки различных электротехнических устройств, при расчетах и измерениях в электрических цепях с периодическими токами и напряжениями любой формы в качестве одной из основных характеристик пользуются действующим значением.

Действующее значение ЭДС (напряжения) и тока:

Средние значения мощности:

  • активной

  • реактивной

  • полной

Примечание. В цепях периодического несинусоидального тока:

Для оценки отклонения формы несинусоидальных кривых тока и напряжения от синусоиды пользуются коэффициентами формы кривой, искажения и амплитуды.

Коэффициент формы определяется как отношение действующего значения тока или напряжения к его среднему по модулю значению, т.е.

Для синусоиды Кф= 1,11.

Коэффициент искажения равен отношению действующего значения первой гармоники к действующему значению несинусоидального тока или напряжения

Для синусоиды Ки = 1.

Коэффициент амплитуды равен отношению максимального значения несинусоидального тока или напряжения к действующему

Для синусоиды

Максимальное значение напряжений измеряют амплитудным электронным вольтметром.

Возможность разложения периодических несинусоидальных электрических величин в ряд Фурье позволяет свести расчет электрических цепей с линейными элементами при воздействии несинусоидальных ЭДС к расчету цепей с постоянными и синусоидальными токами.

Мгновенные значения искомых токов и напряжений определяют на основе принципа наложения путем суммирования постоянных и гармонических составляющих тока и напряжения, найденных в результате расчетов.

Дополнительно по теме