Me han hecho una pregunta. Las formas de onda de CA pueden tener una variedad de formas. He explicado que un factor se debe a cómo se genera y que es proporcional al ángulo de rotación y que ocurre naturalmente. ¿Por qué la forma de onda AC sinusoidal es más común?

Answer 1

Una forma de onda sinusoidal no sufrirá un cambio de forma cuando se integre o diferencie. Es decir, si integramos / diferenciamos una onda sinusoidal obtenemos una onda cosenoidal y ambas son sinusoidales pero tienen una diferencia de fase. Pero si diferenciamos una onda triangular no sinusoidal, terminamos teniendo una onda cuadrada.

Nuestro sistema de transmisión puede representarse como una red compleja de resistencias (naturaleza atenuante), inductores (diferenciadores) y condensadores (integradores). Entonces, cuando la onda sinusoidal pasa a través de la red, no sufrirá ningún cambio de forma, sino solo cambio de fase y de amplitud.

Si tratamos de generar energía en cualquier otra forma como triangular, ¿hay algún problema? Sí, la forma de onda se distorsionará a una forma impredecible según la naturaleza de la red. OK y eso qué ? La potencia se transferirá a la carga, ¿verdad? No. Casi todas las máquinas / cargas eléctricas están diseñadas para funcionar de manera eficiente cuando se alimentan con una forma de onda particular. Si la forma de onda cambia a formas impredecibles durante la transmisión, la carga no se puede diseñar. La carga / motor conectado a la forma de onda que no está diseñado para funcionar puede funcionar, pero definitivamente con una eficiencia y potencia reducidas.

Considere un generador de CA y un motor diseñados para trabajar con onda triangular. Están interconectados con una red RLC. Una onda triangular es una mezcla de componentes fundamentales y ciertos armónicos que son todos sinusoidales pero con diferentes frecuencias. A medida que estos grupos de sinusoides pasan a través de la red RLC, cada uno experimentará diferentes cambios de fase, alterando así la forma de onda triangular original. Las diferentes frecuencias también enfrentan diferentes impedancias de la red. Entonces, cuando alcanzan la carga que está diseñada para funcionar en onda triangular, solo una parte de la potencia se transfiere a la carga. Todos los armónicos no contribuirán a la potencia, sino que causarán pérdidas no deseadas, como vibraciones mecánicas, calentamiento, etc. por parámetros RLC de la red.

Otro ejemplo práctico, es posible que haya notado zumbidos o ruidos de los ventiladores de techo cuando el trabajo en los inversores o cuando está controlado por reguladores electrónicos. Esto se debe a la naturaleza no sinusoidal del voltaje de salida. La mayoría de los inversores producen salida de onda cuadrada. Esta onda contiene todo tipo de armónicos. Diferentes armónicos producen torque en diferentes direcciones. Entonces, en lugar de obtener un par suave, los armónicos le dan al motor un paseo entrecortado. Si el quinto armónico produce un par en el sentido de las agujas del reloj, el séptimo armónico producirá un par en el sentido contrario a las agujas del reloj. Este tira y afloja entre armónicos es la causa de ruidos y vibraciones. Para evitar esto, se introdujeron los inversores de onda sinusoidal, pero le costarán dólares adicionales.

¿Crees que es fácil generar energía en energía sinusoidal? No, no es.
Teóricamente, un generador de bucle simple bajo nuestras suposiciones generará onda sinusoidal. Pero prácticamente no es posible. Para evitar armónicos Nuestros modernos generadores sinusoidales constan de muchas características de diseño para generar ondas sinusoidales casi puras. Ejemplos son

• Diseño distribuido de bobinado de armadura
• Diseño de polos de rotor (los tipos salientes y cilíndricos requieren diseños especiales)
• Inclinación de conductores en ranuras
• Diseño de ranura para evitar armónicos de dientes, etc.

La forma de la onda no se puede controlar solo desde el lado de la generación. Se inyecta con armónicos debido a razones como el cambio de cargas.

Nota: No piense en [math] e ^ x [/ math] en lugar de onda sinusoidal, ya que también permanecerá sin cambios en la integración / diferenciación. No es una señal de energía. Tal señal no se puede generar para la transmisión de potencia prácticamente.

Answer 2

Esta pregunta se puede desintegrar en dos partes.

1) ¿Qué es realmente AC?
2) ¿Por qué los sinusoides son más comunes, mientras que existen otras formas de AC?

Las respuestas son bastante básicas y fáciles de entender.

1) ¿Qué es realmente AC?

Imagina una piscina rectangular de agua.

En los dos lados más cortos (amplitudes), hay dos generadores de ondas potentes, que empujan el agua hacia el otro lado a intervalos regulares, por ejemplo, en un intervalo de cada 1 minuto, los generadores izquierdo y derecho se encienden periódicamente, por lo que que cuando se enciende el generador izquierdo, empuja el agua hacia la derecha y cuando se enciende el generador derecho, empuja el agua hacia la izquierda.

Ahora, ¿qué está pasando exactamente con el agua presente? Es el volumen fijo de agua, que se está desplazando, derecha e izquierda. Si mide la presión producida por la marea en cualquier lado (será similar a cómo las olas suben y bajan), la presión del agua aumentará gradualmente, alcanzará un vértice y caerá gradualmente. Cuando dibuja esta magnitud de la presión del agua en cualquier lado, con respecto al tiempo de ENCENDIDO y APAGADO de los generadores, la forma de onda que obtendrá será una “Sinusoide”.

Ahora, reemplace el agua con “electrones”. Es así de simple. Una cosa importante a tener en cuenta es que el volumen de agua o la cantidad de electrones sigue siendo EL MISMO.

Los electrones se desplazan de un lado a otro. El efecto resultante es AC. Ahora, todo lo que va y viene es AC.

Imagine que la misma cantidad de electrones, empujada hacia un lado, permanece allí por un tiempo y es empujada hacia el otro lado y permanece en el otro lado por un tiempo.

¿Cuál crees que será la forma de onda? (Tenga en cuenta que todavía se mueve de un lado a otro, por lo tanto, AC)

“OLA CUADRADA”

Entonces AC puede tener cualquier forma.

2) ¿Por qué Sinusoid es tan famoso?

Uno de los mayores descubrimientos (no diría Invenciones), sin el cual no hubiéramos desarrollado esto enorme, con los avances tecnológicos es “SERIE FOURIER”. series de Fourier

Simplemente declara que, CUALQUIER FORMA DE ONDA, se puede representar en términos de sinusoides. Realmente significa, cualquier forma de onda.

Vamos a construir la misma onda cuadrada, usando Sinusoid. En la figura siguiente, las formas de onda izquierdas son “Entradas” y las formas de onda derechas son “Salidas resultantes”.

Tenga en cuenta que, en las entradas, la frecuencia aumenta. Si superpone la onda en la parte superior de la entrada una por una con las siguientes ondas, obtendrá la salida correspondiente.

Al final de las 9 superposiciones (según esta figura), tenemos una onda cuadrada. Del mismo modo, al variar los diferentes tipos de sinusoides que se agregan, en realidad puede producir la forma de onda que desee.

Esta es la razón principal, por qué Sinusoid es muy famoso y común.

Gracias por su paciencia.

Answer 3

Las formas de onda AC sinusoidales no se producen de forma natural. De hecho, los generadores sincronizados en las centrales eléctricas generan una forma diferente de onda periódica que debe convertirse en onda sinusoidal antes de pasar a las líneas de transmisión. La razón por la que se utilizan formas de onda sinusoidales para la transmisión de potencia es simplemente que la derivada de una función seno o coseno también es una función seno o coseno (con desplazamiento de fase de 90 grados).
Durante la transmisión, las señales eléctricas pasan por circuitos resistivos, inductivos y capacitivos (RLC). Si la señal solo consiste en ondas seno y coseno a una frecuencia única (60 Hz en los EE. UU.), estos circuitos solo cambian la amplitud y la fase de la señal.
Las señales eléctricas también pasan a través de los transformadores para subir y bajar el voltaje (para la transmisión) (para la distribución y el consumo). Los transformadores también mantienen intacta la naturaleza de la señal sinusoidal.
Por supuesto, esto supone un comportamiento lineal invariante en el tiempo en todos los componentes del circuito que no siempre es cierto. En circuitos no lineales, para una entrada sinusoidal, la salida puede contener armónicos de la frecuencia original. Se utilizan estrategias para evitar y suprimir estos armónicos en varios puntos de los sistemas de transmisión de potencia para mantener todo el sistema en una sola frecuencia.

Answer 4

Las ondas sinusoidales (tensiones y corrientes) pueden representarse mediante fasores de valor fijo (vectores que giran a velocidades fijas correspondientes a 50 o 60 Hz). El uso de la representación fasorial y los métodos desarrollados basados ​​en álgebra fasorial hacen que su análisis sea relativamente simple.
Cualquier otra forma de onda no ofrece esta ventaja directamente. Pero puede representarse usando series de Fourier por ondas sinusoidales de frecuencias armónicas fundamentales y superiores. Esto nuevamente facilita un análisis más fácil, pero cada componente armónico debe analizarse por separado. Entonces puede ver que cualquier onda periódica puede analizarse en términos de ondas sinusoidales.
Esto ha llevado a que se desarrollen muchas herramientas de análisis en muchas áreas de la ingeniería basadas en señales sinusoidales.

Answer 5

Lo que has explicado es absolutamente correcto. la forma de onda sinusoidal es una forma de onda natural, no se hacen “esfuerzos” especiales para producirla, excepto la rotación.
(de hecho, el valor sinusoidal de un ángulo se define a partir de la relación de distancias y y x en un círculo unitario).
La otra razón es: el cálculo es muy fácil teniendo en cuenta la onda sinusoidal. Por cálculo me refiero a la diferenciación, integración, adición de dos formas de onda, etc.
Además, el análisis de Fourier sugiere que cualquier forma de onda se puede separar idealmente en varias ondas sinusoidales de diferentes frecuencias.
Un hecho más es que, debido a la naturaleza rotacional de los motores y generadores, funcionan bien solo con ondas sinusoidales.
Estas razones dejan en claro por qué se prefiere solo seno.

Answer 6

Se debe a las siguientes razones:
1.) Todas las formas de onda se pueden representar como la suma de formas de onda sinusoidales.

2.) Esta es una forma de onda alterna que ocurre naturalmente.

3.) Fácil de analizar ya que la derivada e integral de la curva sinusoidal también es una curva sinusoidal.

Answer 7

Todas las formas de onda cíclicas pueden definirse como la suma de ondas sinusoidales en diferentes frecuencias y fases. Por lo tanto, la señal más simple y más pura es una onda sinusoidal porque está compuesta de una sola onda sinusoidal en una sola frecuencia y fase.

Es la onda natural de X e Y en un patrón sinusoidal tal como se describe mediante un movimiento circular. La mayoría de los generadores funcionan de forma rotativa, por lo que la electricidad proveniente del generador es sinusoidal.