Kwalifikacja: ELM.05 - Eksploatacja urządzeń elektronicznych
Zawód: Technik elektronik
Oblicz współczynnik zawartości harmonicznych THD dla następującego przebiegu napięcia: u(t) = 5sin(wt) + 0,4sin(2wt) + 0,3sin(3wt) [V].
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Współczynnik zawartości harmonicznych THD (Total Harmonic Distortion) jest istotnym wskaźnikiem jakości sygnałów elektrycznych, szczególnie w kontekście systemów zasilania. Obliczany jest on jako stosunek pierwiastka kwadratowego sumy kwadratów wszystkich składowych harmonicznych do amplitudy składowej podstawowej. W analizowanym przypadku składowe harmoniczne to 0,4 dla 2. harmonicznej oraz 0,3 dla 3. harmonicznej, a składowa podstawowa wynosi 5. Obliczając THD, otrzymujemy: THD = √(0,4² + 0,3²) / 5 = 0,1, co po przekształceniu na procenty daje 10%. W praktyce, zrozumienie THD jest kluczowe dla inżynierów zajmujących się projektowaniem układów elektronicznych oraz systemów zasilających, ponieważ wysoka zawartość harmonicznych może prowadzić do uszkodzeń sprzętu, zwiększenia strat energii oraz zakłóceń w innych urządzeniach. Standardy takie jak IEEE 519 oferują wytyczne dotyczące dozwolonych poziomów zniekształceń harmonicznych, co jest niezbędne dla zapewnienia niezawodności i efektywności systemów energetycznych.
W przypadku niepoprawnych odpowiedzi, takich jak 1%, 0,1% oraz 100%, możemy dostrzec związane z nimi błędne założenia i obliczenia. Przy wyborze 1% i 0,1%, można zauważyć, że odpowiedzi te świadczą o niedocenieniu wpływu składowych harmonicznych na całkowity współczynnik THD. Osoby wybierające te wartości mogły pomylić się w obliczeniach, na przykład nie uwzględniając wszystkich składowych przy sumowaniu ich kwadratów. Dodatkowo, mogą nie rozumieć istotności wskazania wartości składowej podstawowej w kontekście obliczeń THD, co prowadzi do błędnych konkluzji. W przypadku wyboru 100%, użytkownik mógł nadinterpretować znaczenie THD jako wskaźnika, świadcząc o całkowitym zniekształceniu sygnału. Tak skrajny wynik jest technicznie niemożliwy przy podanych wartościach składowych, ponieważ z definicji THD nie może przekraczać 100%. Zrozumienie tych zasad jest kluczowe, aby unikać typowych pułapek w obliczeniach i interpretacji wyników związanych z zniekształceniami harmonicznymi, co ma znaczenie w inżynierii elektrycznej i elektronice, gdzie precyzyjne pomiary i analizy są niezbędne dla zapewnienia efektywności oraz niezawodności systemów.