Kui rakendame ükskõik millisele sisendsignaali sinusoidse (või mis tahes vormis signaali) kujul elektrooniline vooluahel siis peaks selle väljund olema sama tüüpi signaal. See tähendab, et ka väljundil peab olema sama vorm sinusoidaalne signaal. Juhul kui väljund ei ole sama sisendsignaali koopia või kui väljund ei võrdu sisendsignaaliga, nimetatakse erinevust moonutusteks. Nende moonutuste tõttu ei võrdu väljund sisendiga. Harmoonilist moonutust saab selle näite abil määratleda. Kui 5V sisendsignaal lülitatakse vooluahelale, on väljundsignaalil ainult 2V pinge. See näitab, et signaal kaotab moonutuste tõttu pinge. See juhtub aastal võimendid , võimsusvõimendid ja modulatsioonitehnikad jne. Selle moonutuse vähendamiseks on erinevaid tehnikaid ning moonutustaseme arvutamiseks on saadaval vähe meetodeid ja valemeid. Selles artiklis käsitletakse harmoonilisi moonutusi, määratlust, analüüsi, põhjuseid jne
Mis on harmooniline moonutus?
Mõistame sõna harmooniline, nagu täisarv, mis korrutab põhisagedusi, nimetatakse “harmoonilisteks”. Siin on harmooniline signaali tüüp, mille sagedus on võrdlussignaali lahutamatu kordne. Teisel viisil saab seda määratleda kui signaali ja võrdlussignaali sageduse suhet. Näiteks on X vahelduvvoolu sisendsignaal, mille sagedus on f Hz.
Harmooniline moonutus-sisendsignaal
Kui signaal X on sisse lülitatud CRO siis näib signaal X korduvat iga f Hz kohta. Siin on signaal X võrdlussignaal ja CRO-l kuvataval signaalil on sellised sagedused nagu 2f, 3f, 4f ja nii edasi. Teoreetiliselt sisaldab signaal lõpmatuid harmoonilisi. Kahe joonise all on sisendsignaal ja moonutatud väljund, kui sisend rakendatakse mis tahes vooluringile.
Harmooniline moonutus - väljund - moonutatud signaal
Kui signaal, millel on võrdne positiivse ja negatiivse tsükli ajaperiood, nimetatakse sellist signaali sümmeetriliseks signaaliks ja võib ilmneda paaritu harmoonika (korrutab põhisageduse 3., 5. jne.). Kui signaalil pole võrdset positiivse ja negatiivse tsükli perioodi, nimetatakse sellist signaali asümmeetriliseks signaaliks ja võivad ilmneda isegi harmoonilised (korrutab põhisageduse 2., 4. jne.) Ja alalisvoolu komponendid võivad ilmneda ka asümmeetrilistes signaalides.
Ülaltoodud joonisel võime märgata põhisignaali sagedust 100 Hz ja nende harmoonilised eksisteerivad erinevatel sagedustel võrdlussignaali sagedusel, näiteks 100 Hz.
Harmoonilised moonutused-signaal
Kui signaalil on harmoonilisi moonutusi harmooniliste sageduskomponentide olemasolu korral, on nende moonutuste protsendi leidmiseks konkreetsel harmoonilisel tasemel
% n-s harmooniline moonutus = [Pn] / [P1} * 100
[Pn] = n-nda sageduskomponendi amplituud
[P1] = signaali põhisageduse amplituud
Elektroonilises vooluringis kasutatavate komponentide mittelineaarsete omaduste tõttu võivad tekkida moonutused. Nendel komponentidel võivad olla mittelineaarsed omadused, mis põhjustab signaali moonutuste tekkimist. Toitesüsteemides on viis erinevat harmoonilist moonutust. Nemad on
- Sageduse moonutamine
- Amplituudi moonutamine
- Faaside moonutamine
- Intermodulatsiooni moonutamine
- Risti üle moonutuste
Harmoonilise moonutuse analüüs
Selle moonutuse analüüs on ainulaadne analüüsitüüp. Selle tüübi korral rakendatakse vooluahelale ja selle väljundile moonutustega ühe sagedusega sinusoidaalset signaali, mida tuleb mõõta ja analüüsida.
Kui vooluahelale suunatakse sisendsignaal, võib komponentide mittelineaarsete omaduste tõttu väljundsignaalis tekkida moonutus. Seetõttu võib võrdlussignaal väljundis ilmuda erinevates sageduspunktides. Kui analüüsime moonutusi kogu harmoonilise moonutuse mõõtmise tehnikaga, võime teada kogu harmoonilise moonutuse (THD), kogu harmoonilise moonutuse pluss müra (THDN), signaali müra ja moonutuse (SINAD), signaali ja müra suhte (SNR) väärtuse ja n-s harmooniline väärtus põhisageduse suhtes. Selle kogu harmoonilise-moonutuse mõõtmise meetodi abil saame teada sisend- ja väljundpingeid ning sisend- ja väljundvõimsust.
Harmoonilise moonutuse põhjused
Harmooniliste moonutuste peamised põhjused on elektrooniliste komponentide mittelineaarne koormus ja mittelineaarsus. Mittelineaarne koormus muudab impedantsi rakendatud sisendpingega. See viib väljundsignaali moonutuste tekkimiseni. Ja vooluringis kasutatavad komponendid näitavad ka mittelineaarsust. See viib ka väljundis olevate harmooniliste arenguni. Harmooniliste moonutuste tõttu saab vooluahel soojust ja väljundit, mis ei võrdu sisendiga. See mõju on kahjulik mis tahes vooluringile.
Harmooniliste moonutuste analüsaator
Harmoonilise moonutusteguri leidmine on kõige olulisem mis tahes vooluahela jaoks. Me võime neid moonutusi selle väärtuse järgi analüüsida. Totaalne harmooniline moonutus (THD) on kõige kasulikum tehnika praeguse signaali kogu harmoonilise moonutuse ja pinge signaalide kogu harmoonilise moonutuse leidmiseks.
THD võib defineerida kui kõigi harmooniliste signaalide RMS-väärtuste ja põhisignaali RMS-väärtuse suhet.
Praegune THD - Vastavalt ülaltoodud väitele näitab voolu kogu moonutust THDi
praegune-THDi
Siin on In n-nda harmoonilise signaali RMS-vool ja I1 põhisignaali RMS-väärtus.
Pinge THD - sama kui THDi, tähistatakse pinge kogu harmoonilist-moonutust THDv-ga.
pinge-THDv
Siin on Vn n-nda harmoonilise pinge ja V1 põhisignaali pinge. Totaalne harmooniline moonutus (THD) analüüsib ka süsteemi mittelineaarset käitumist Fast Fourier'i teisendusega (FFT).
Totaalne harmooniline moonutus rohkem müra (THDN) defineeritakse kui põhisignaali RMS-väärtuse suhet harmooniliste RMS-väärtuse koos müra komponentidega.
Seega on see kõik harmoonilise kohta moonutamine . Ülaltoodud teabe põhjal võime lõpuks järeldada, et see on süsteemi kõige olulisem parameeter, kuna see võib rikkuda väljundsignaali. Ja seda saab analüüsida THD teguriga ning seda saab vähendada turul kättesaadavate tehnikate ja seadmete abil. Siin on teile küsimus, millised on harmooniliste moonutuste rakendused?
