Quando estamos aplicando um sinal de entrada na forma de senoidal (ou qualquer forma de sinal) a qualquer circuito eletronico então sua saída deve ser o mesmo tipo de sinal. Isso significa que a saída também deve ter a mesma forma de sinal senoidal. Se no caso, a saída não é a mesma réplica do sinal de entrada ou se a saída não é igual ao sinal de entrada, a diferença é chamada de distorções. Devido a essas distorções, a saída não é igual à entrada. A distorção harmônica pode ser definida usando este exemplo. Quando o sinal de entrada de 5 V é aplicado ao circuito, o sinal de saída terá apenas tensão de 2 V. Isso indica que o sinal perde sua tensão devido à distorção. Isso acontecerá em amplificadores , amplificadores de potência e técnicas de modulação, etc. Existem várias técnicas para diminuir esta distorção e poucos métodos e fórmulas estão disponíveis para calcular o nível de distorção. Este artigo discute o que é distorção harmônica, definição, análise, causas, etc.
O que é distorção harmônica?
Podemos entender a palavra harmônica como o inteiro que multiplica as frequências fundamentais é conhecido como “Harmônicas”. Aqui, harmônico é um tipo de sinal cuja frequência é um múltiplo integral do sinal de referência. De outra forma, pode ser definida como a razão entre a frequência do sinal e a frequência do sinal de referência. Por exemplo, X é um sinal de entrada CA que tem a frequência f Hz.
Sinal de entrada de distorção harmônica
Quando o sinal X é exibido em o CRO então, o sinal X parecerá se repetir para cada f Hz. Aqui, o sinal X é o sinal de referência e o sinal está sendo exibido no CRO com frequências como 2f, 3f, 4f e assim por diante. Teoricamente, o sinal inclui harmônicos infinitos. Abaixo de duas figuras indicam o sinal de entrada e a saída distorcida quando a entrada é aplicada a qualquer circuito.
Sinal distorcido de saída de distorção harmônica
Se o sinal tiver um período de tempo igual de ciclo positivo e ciclo negativo, então tal sinal é chamado de sinal simétrico e harmônicos ímpares podem aparecer (multiplica 3, 5, etc. da frequência fundamental). Se o sinal não tiver um período igual de ciclo positivo e ciclo negativo, esse sinal é chamado de sinal assimétrico e mesmo harmônicos podem aparecer (multiplica 2, 4, etc. da frequência fundamental) e DC componentes também pode aparecer nos sinais assimétricos.
Na figura acima, podemos notar a frequência do sinal fundamental como 100 Hz e seus harmônicos existirão em frequências diferentes para a frequência do sinal de referência como 100 Hz.
Distorções harmônicas no sinal
Se o sinal tem distorções harmônicas enquanto existem componentes de frequência harmônica, encontrar a porcentagem dessas distorções no nível harmônico particular é,
% enésima distorção harmônica = [Pn] / [P1} * 100
[Pn] = amplitude do enésimo componente de frequência
[P1] = amplitude da frequência fundamental do sinal
Podem ocorrer distorções devido a características não lineares dos componentes que são usados em um circuito eletrônico. Esses componentes podem apresentar características não lineares, o que resulta na geração de distorções no sinal. Existem cinco tipos diferentes de distorção harmônica em sistemas de potência. Eles estão
- Distorção de frequência
- Distorção de amplitude
- Distorção de fase
- Distorção de intermodulação
- Cross over distorção
Análise de distorção harmônica
A análise dessa distorção é um tipo único de análise. Neste tipo, um sinal sinusoidal de frequência única é aplicado ao circuito e sua saída com distorção a ser medida e analisada.
Quando o sinal de entrada é aplicado ao circuito, devido às características não lineares dos componentes, a distorção pode se desenvolver no sinal de saída. Por causa disso, o sinal de referência pode aparecer na saída em diferentes pontos de frequência. Se analisarmos as distorções com a técnica de medição de distorção harmônica total, podemos saber o valor da distorção harmônica total (THD), distorção harmônica total mais ruído (THDN), sinal-ruído e distorção (SINAD), relação sinal-ruído (SNR) e o enésimo valor do harmônico com relação à freqüência fundamental. Por este método de medição de distorção harmônica total, podemos saber as tensões de entrada e saída e a potência de entrada e saída.
Causas de distorção harmônica
As principais razões para as distorções harmônicas são as características de carga e não linearidade dos componentes eletrônicos. A carga não linear altera a impedância com a tensão de entrada aplicada. Isso leva ao desenvolvimento de distorções no sinal de saída. E os componentes que estão usando no circuito também mostram as características de não linearidade. Isso também leva ao desenvolvimento de harmônicos na saída. Por causa das distorções harmônicas, o circuito obtém calor e saída não igual à entrada. Este efeito é prejudicial a qualquer circuito.
Analisador de distorção harmônica
Encontrar o fator de distorção harmônica é o mais importante para qualquer circuito. Podemos analisar essas distorções por esse valor. A distorção harmônica total (THD) é a técnica mais útil para encontrar a distorção harmônica total para o sinal de corrente e a distorção harmônica total para sinais de tensão.
O THD pode ser definido como a razão entre os valores RMS de todos os sinais harmônicos e o valor RMS da frequência fundamental do sinal.
THD atual - De acordo com a declaração acima, a distorção total para a corrente é indicada por THDi
current-THDi
Aqui, In é a corrente RMS para o enésimo sinal harmônico e I1 é o valor RMS do sinal fundamental.
Tensão THD - mesmo que THDi, a distorção harmônica total da tensão é denotada por THDv.
voltagem-THDv
Aqui, Vn é a tensão do n-ésimo harmônico e V1 é a tensão do sinal fundamental. A distorção harmônica total (THD) também analisa o comportamento não linear do sistema com a transformada rápida de Fourier (FFT).
Distorção Harmônica Total mais ruído (THDN) é definido como a relação entre o valor RMS do sinal fundamental e o valor RMS dos harmônicos junto com os componentes de ruído.
Portanto, isso é tudo sobre Harmonic distorção . A partir das informações acima, finalmente, podemos concluir que este é o parâmetro importante mais considerável no sistema porque pode violar o sinal de saída. E isso pode ser analisado pelo fator THD e pode ser diminuído pelas técnicas e dispositivos que estão disponíveis no mercado. Aqui está uma pergunta para você, quais são as aplicações da distorção harmônica?
