Quan apliquem un senyal d’entrada en forma de sinusoïdal (o qualsevol forma de senyal) a qualsevol circuit electrònic llavors la seva sortida hauria de ser el mateix tipus de senyal. Vol dir que la sortida també ha de tenir la mateixa forma de senyal que és sinusoïdal. Si en el cas, la sortida no és la mateixa rèplica del senyal d'entrada o si la sortida no és igual al senyal d'entrada, la diferència s'anomena distorsions. A causa d'aquestes distorsions, la sortida no és igual a l'entrada. La distorsió harmònica es pot definir mitjançant aquest exemple. Quan s'aplica el senyal d'entrada de 5V al circuit, el senyal de sortida només tindrà voltatge de 2V. Indica que el senyal perd el voltatge a causa de la distorsió. Això es produirà a amplificadors , amplificadors de potència i tècniques de modulació, etc. Hi ha diverses tècniques per reduir aquesta distorsió i hi ha pocs mètodes i fórmules disponibles per calcular el nivell de distorsió. Aquest article analitza què és la distorsió harmònica, la definició, l 'anàlisi, les causes, etc.
Què és la distorsió harmònica?
Podem entendre la paraula harmònica com si es conegués com a enter que multiplica les freqüències fonamentals com a 'harmònics'. Aquí, l'harmònic és un tipus de senyal la freqüència del qual és un múltiple integral del senyal de referència. D’una altra manera, es pot definir com la relació entre la freqüència del senyal i la freqüència del senyal de referència. Per exemple, X és un senyal d'entrada d'AC que té la freqüència f Hz.
Senyal d'entrada de distorsió harmònica
Quan es mostra el senyal X activat el CRO llavors apareixerà el senyal X que es repeteix per cada f Hz. Aquí, el senyal X és el senyal de referència i el senyal que es mostra a CRO té freqüències com 2f, 3f, 4f, etc. Teòricament, el senyal inclou infinits harmònics. A sota de dues xifres s'indica el senyal d'entrada i la sortida distorsionada quan s'aplica l'entrada a qualsevol circuit.
Senyal de distorsió-sortida-distorsió harmònica
Si el senyal té un període de temps igual de cicle positiu i cicle negatiu, llavors aquest senyal s’anomena senyal simètric i poden aparèixer harmònics senars (es multipliquen 3r, 5è, etc de la freqüència fonamental). Si el senyal no té un període de temps igual de cicle positiu i de cicle negatiu, aquest senyal s’anomena senyal asimètric i poden aparèixer fins i tot harmònics (multiplica el 2n, el 4t, etc. de la freqüència fonamental) i la CC components també pot aparèixer en els senyals asimètrics.
A la figura anterior, podem observar la freqüència del senyal fonamental com a 100Hz i els seus harmònics existiran a diferents freqüències per a la freqüència del senyal de referència com 100 Hz.
Distorsions harmòniques en senyal
Si el senyal té distorsions harmòniques, mentre que existeixen components de freqüència harmònica, es pot trobar el percentatge d'aquestes distorsions al nivell harmònic particular,
% n. distorsió harmònica = [Pn] / [P1} * 100
[Pn] = amplitud de l'enèsima component de freqüència
[P1] = amplitud de la freqüència fonamental del senyal
Es poden produir distorsions a causa de les característiques no lineals dels components que s’utilitzen en un circuit electrònic. Aquests components poden presentar característiques no lineals, la qual cosa resulta en la generació de distorsions en el senyal. Hi ha cinc tipus diferents de distorsió harmònica en els sistemes de potència. Ells són
- Distorsió de freqüència
- Distorsió d'amplitud
- Distorsió de fase
- Distorsió de la intermodulació
- Distorsió creuada
Anàlisi de la distorsió harmònica
L'anàlisi d'aquesta distorsió és un tipus d'anàlisi únic. En aquest tipus, s’aplica un senyal sinusoïdal d’una sola freqüència al circuit i la seva sortida amb distorsió per mesurar i analitzar.
Quan el senyal d'entrada s'aplica al circuit, a causa de les característiques no lineals dels components, es pot desenvolupar una distorsió al senyal de sortida. Per això, el senyal de referència pot aparèixer a la sortida en diferents punts de freqüència. Si analitzem les distorsions amb la tècnica de mesura de la distorsió harmònica total podem conèixer el valor de la distorsió harmònica total (THD), la distorsió harmònica total més el soroll (THDN), el senyal a soroll i la distorsió (SINAD), la relació senyal a soroll (SNR) i enèsim valor harmònic respecte a la freqüència fonamental. Mitjançant aquest mètode de mesura de la distorsió harmònica total, podem conèixer les tensions d’entrada i sortida i la potència d’entrada i sortida.
Causes de distorsió harmònica
Les principals raons de les distorsions harmòniques són les característiques no lineals de càrrega i no linealitat dels components electrònics. La càrrega no lineal canvia la impedància amb la tensió d’entrada aplicada. Això provoca distorsions en el senyal de sortida. I els components que s’utilitzen al circuit també mostren les característiques de la no linealitat. Això també condueix al desenvolupament dels harmònics a la sortida. A causa del circuit de distorsions harmòniques, la calor i la sortida no són iguals a l'entrada. Aquest efecte és perjudicial per a qualsevol circuit.
Analitzador de distorsions harmòniques
Trobar el factor de distorsió harmònica és el més important per a qualsevol circuit. Podem analitzar aquestes distorsions per aquest valor. La distorsió harmònica total (THD) és la tècnica més útil per trobar la distorsió harmònica total del senyal actual i la distorsió harmònica total dels senyals de tensió.
THD es pot definir com la relació entre els valors RMS de tots els senyals harmònics i el valor RMS de la freqüència fonamental del senyal.
THD actual - Segons l’afirmació anterior, THDi indica la distorsió total del corrent
actual-THDi
Aquí, In és el corrent RMS per a l’enèsim senyal harmònic i I1 és el valor RMS del senyal fonamental.
Voltatge THD - Igual que THDi, la distorsió harmònica total de la tensió es denota per THDv.
tensió-THDv
Aquí, Vn és el voltatge de l’enèsim harmònic i V1 és el voltatge del senyal fonamental. La distorsió harmònica total (THD) també analitza el comportament no lineal del sistema amb la transformada de Fourier ràpid (FFT).
Distorsió harmònica total més soroll (THDN) es defineix com la relació entre el valor RMS del senyal fonamental i el valor RMS dels harmònics juntament amb els components de soroll.
Per tant, tot això tracta d’harmònic distorsió . A partir de la informació anterior, podem concloure que aquest és el paràmetre més important del sistema, ja que pot infringir el senyal de sortida. I això es pot analitzar pel factor THD i es pot reduir mitjançant les tècniques i els dispositius disponibles al mercat. Aquí teniu una pregunta, quines són les aplicacions de la distorsió harmònica?
