מהו עיוות הרמוני: סוגים וסיבותיו

כאשר אנו מיישמים אות קלט בצורה של סינוס (או צורה כלשהי של אות) לכל אחד מהם מעגל חשמלי ואז הפלט שלו צריך להיות מאותו סוג של אות. זה אומר שהפלט גם חייב להיות באותה צורה של אות שהוא סינוסי. אם במקרה, הפלט אינו אותו העתק של אות הקלט או אם הפלט אינו שווה לאות הקלט, ההפרש נקרא עיוותים. בשל עיוותים אלה, הפלט אינו שווה לקלט. ניתן להגדיר את העיוות ההרמוני באמצעות דוגמה זו. כאשר אות הכניסה 5V מוחל על המעגל, אז לאות הפלט יהיה מתח 2V בלבד. זה מציין שהאות מאבד את המתח בגלל עיוות. זה יתרחש בשנת מגברים , מגברי כוח וטכניקות אפנון וכו 'ישנן טכניקות שונות להפחתת עיוות זה ומעט שיטות ונוסחאות זמינות לחישוב רמת העיוות. מאמר זה דן בעיוות הרמוני, הגדרה, ניתוח, סיבות וכו '

מהו עיוות הרמוני?

אנו יכולים להבין את המילה הרמונית כמו המספר השלם המכפיל את התדרים הבסיסיים המכונה 'הרמוניות'. כאן, הרמוני הוא סוג של אות שתדירותו היא מכפלה אינטגרלית של אות הייחוס. באופן אחר ניתן להגדיר אותו כיחס בין תדר האות לתדר האות הייחוס. לדוגמא, X הוא אות זרם כניסה בעל התדר f Hz.

אות הרמוני-עיוות-קלט

כאשר האות X מוצג ה- CRO ואז נראה כי האות X חוזר על עצמו עבור כל fHz. כאן, אות X הוא אות ההפניה והאות מוצג ב- CRO יש תדרים כמו 2f, 3f, 4f וכן הלאה. תיאורטית, האות כולל הרמוניות אינסופיות. להלן שתי דמויות מציינות את אות הקלט ואת הפלט המעוות כאשר הקלט מוחל על מעגל כלשהו.

הרמוני-עיוות-פלט-מעוות-אות

אם האות בעל פרק זמן שווה של מחזור חיובי ומחזור שלילי, אז אות כזה נקרא אות סימטרי וייתכן שיופיעו הרמוניות מוזרות (מכפיל 3, 5 וכו 'בתדר הבסיסי). אם לאות אין פרק זמן שווה של מחזור חיובי ומחזור שלילי, אז אות כזה נקרא אות אסימטרי ואפילו הרמוניות עשויות להופיע (מכפיל את השני, הרביעי וכו 'בתדר הבסיסי) ו- DC רכיבים יכול גם להופיע באותות הא-סימטריים.

באיור לעיל נוכל להבחין בתדר האות הבסיסי כ- 100 הרץ וההרמוניות שלהם יתקיימו בתדרים שונים עבור תדר האות הפניה כמו 100 הרץ.

הרמוני-עיוותים-בסימן

אם לאות יש עיוותים הרמוניים בעוד שקיימים רכיבי תדר הרמוניים, אז למצוא את אחוז העיוותים ברמה ההרמונית המסוימת,

% n עיוות הרמוני = [Pn] / [P1} * 100

[Pn] = משרעת של רכיב תדר n

[P1] = משרעת תדר האות הבסיסי

עיוותים עלולים להתרחש בגלל מאפיינים לא לינאריים של הרכיבים המשמשים במעגל אלקטרוני. רכיבים אלה עשויים להפגין מאפיינים לא לינאריים וכתוצאה מכך נוצרים עיוותים באות. ישנם חמישה סוגים שונים של עיוותים הרמוניים במערכות חשמל. הם

• עיוות תדרים
• עיוות משרעת
• עיוות שלב
• עיוות בין-אפנון
• לחצות עיוות

ניתוח עיוותים הרמוניים

ניתוח העיוות הזה הוא סוג ייחודי של ניתוח. בסוג זה, מוחל על המעגל אות סינוסואידי בתדר יחיד ופלטו עם עיוות למדידה וניתוח.

כאשר אות הכניסה מוחל על המעגל, בגלל מאפיינים לא לינאריים של הרכיבים העיוות עלול להתפתח באות הפלט. מסיבה זו, אות ההפניה עשוי להופיע בפלט בנקודות תדר שונות. אם אנו מנתחים את העיוותים בטכניקת מדידת עיוותים הרמוניים מוחלטים נוכל לדעת את הערך של העיוות ההרמוני הכולל (THD), עיוות הרמוני כולל בתוספת רעש (THDN), אות לרעש ועיוות (SINAD), יחס אות לרעש (SNR) וערך הרמוני nth ביחס לתדר הבסיסי. לפי שיטת המדידה הכוללת הזו של עיוותים הרמוניים, נוכל לדעת את מתח הכניסה והפלט וכוח הקלט והפלט.

גורם לעיוות הרמוני

הסיבות העיקריות לעיוותים הרמוניים הן מאפייני העומס הלא-לינארי והרכיבים האלקטרוניים. עומס לא לינארי משנה את העכבה עם מתח הכניסה המופעל. זה מוביל לעיוותים שיתפתחו באות הפלט. והרכיבים המשתמשים במעגל מראים גם את מאפייני הלא-ליניאריות. זה מוביל גם להתפתחות ההרמוניות בפלט. בגלל מעגל העיוותים ההרמוניים מקבל חום ותפוקה לא שווים לכניסה. השפעה זו מזיקה לכל מעגל.

מנתח עיוות הרמוני

חשוב ביותר למצוא את גורם העיוות ההרמוני לכל מעגל. אנו יכולים לנתח את העיוותים הללו לפי ערך זה. עיוות הרמוני מוחלט (THD) הוא הטכניקה השימושית ביותר למציאת העיוות ההרמוני הכולל עבור האות הנוכחי ועיוות הרמוני מוחלט עבור אותות מתח.

ניתן להגדיר THD כיחס בין ערכי RMS של כל האותות ההרמוניים לערך RMS של תדר האות הבסיסי.

THD נוכחי - בהתאם להצהרה לעיל העיוות הכולל של הזרם מצוין על ידי THDi

הנוכחי-THDi

כאן, ב- הוא זרם ה- RMS עבור האות ההרמוני ה- n ו- I1 הוא ערך ה- RMS של האות הבסיסי.

מתח THD - זהה ל- THDi, עיוות הרמוני מוחלט של המתח מסומן על ידי THDv.

מתח-THDv

כאן, Vn הוא המתח של הרמונית nth ו- V1 הוא המתח של האות הבסיסי. עיוות הרמוני מוחלט (THD) מנתח גם את ההתנהגות הלא-לינארית של המערכת עם טרנספורמציית Fast Fourier (FFT).

עיוות הרמוני מוחלט יותר רעש (THDN) מוגדר כיחס בין ערך ה- RMS של האות הבסיסי לערך ה- RMS של ההרמוניות יחד עם רכיבי רעש.

לפיכך, זה הכל על הרמונית עיוות . מהמידע לעיל לבסוף, אנו יכולים להסיק שזה הפרמטר החשוב ביותר במערכת מכיוון שהוא יכול להפר את אות הפלט. וניתן לנתח זאת על ידי גורם THD וניתן להפחיתו באמצעות הטכניקות והמכשירים הקיימים בשוק. הנה שאלה עבורך, מהם היישומים של עיוות הרמוני?