電磁気学　理論　1-6.過渡現象とその他の波形

2022年5月29日2023年3月24日

非正弦波交流

・非正弦波交流：正弦波交流以外の規則正しく繰り返す波形を持った交流のこと
変圧器の励磁電流、三角波、トリガパルス波、方形波などがあります
非正弦波交流＝直流成分+基本波(正弦波)+第2調波+・・・+第ｎ調波

・調波：非正弦波交流を構成するいくつかの正弦波交流のこと

・第ｎ調波：基本波のｎ倍の周波数を持つ正弦波のこと

・高調波：第2調波以降の正弦波のこと

・非正弦波交流の実効値V
直流成分の実効値をV₀、基本波の実効値をV₁、第2調波の実効値をV₂・・・第ｎ調波の実効値をＶ_nとすると
Ｖ＝√(V₀²+V₁²+V₂²+・・・+Ｖ_n²)

・ひずみ率：波形のひずみ度合いを示す数値のこと
量記号：k　単位：[%]
非正弦波がきれいでない原因は高調波成分を合成しているからです。
直流成分は波の形をひずませるものではないため効力する必要はありません。
よってひずみ率kは
k={√(V₂²+・・・+Ｖ_n²)/V₁}X100

・波高率＝最大値/実効値

・波形率＝実効値/平均値

非正弦波交流を電気回路に加えた場合、非正弦波交流の電流や電力をいきなり求めることは難しいので、非正弦波交流の成分である直流成分・基本波成分・高調波成分の電源が別々にあると考えます。

すると簡単な直流回路と交流回路がいくつか出来上がるので、それぞれの回路に流れる電流と消費電力を求めます。最後に重ね合わせの理からそれぞれの回路における電流や消費電力を足し合わせると、元の回路についての各値を求めることが出来ます。

・過渡状態：ある定常状態から次の定常状態へ徐々に変化していく状態のこと

・過渡現象：定常状態から定常状態へ変化するまでに起こる現象のこと

・時定数：ある変化が終わるまでにかかる時間のこと
量記号：τ(タウ)　単位：[s]

・R-C直列回路の時定数：τ＝RC

・R-L直列回路の時定数：τ＝L/R

・パルス波：周期的に発生する短い信号のこと。矩形波の形をしている。
周期は矩形から矩形までのT[s]で、周波数f=1/T[Hz]

・パルス幅：矩形の幅τ[s]のこと

・微分回路：入力側の電圧が変化した時だけ出力側の電圧が現れる回路のこと

・積分回路：入力側に電圧を加え続けると出力側の電圧が大きくなっていき、入力側に電圧を加えるのを止めると出力側の電圧が小さくなっていく回路のこと