【基礎から学ぶ交流回路】 ひずみ波 ~基本波・高調波とは?

電気電子
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基本的に”イメージ”を意識した内容となっておりますので、基礎知識の無い方への入門向きです。
じっくり学んでいきましょう!

今回は、「ひずみ波」についての説明です。

ひずみ波

正弦波以外の交流波形のこと。

ひずみ波の実効値

各高調波の実効値を2乗して、足し合わせて、平方根にした値となる。

ひずみ率

ひずみ波が基本波に対してどの程度ひずんでいるかを表す割合のこと。

ひずみ波の電力

同じ周波数の電圧と電流の間で発生し、各々の電力の和が全電力となる。
周波数が異なる電圧と電流の間に電力が発生することはない。

ひずみ波

正弦波以外の交流波形をひずみ波と呼びます。
周期性はあるが正弦波ではないものがひずみ波という認識で、方形波、三角波、全波整流波形半波整流波形等もひずみ波の一種です。

一般的なひずみ波は以下のような式で表せます。

第1項のV0直流成分で、第2項は基本波、第3項以下は高調波と呼びます
第3項以下は基本波の整数倍の周波数を持っていて、基本波のn倍の周波数を持つ高調波を第n高調波と呼びます。
例えば、第3項のV2sin(2ωt2)は第2項の基本波であるV1sin(ωt1)に比べて周波数が2倍になっている為、第3項は第2高調波になります。

ちなみに、交流電源には基本波に奇数次高調波(第3、5、7高調波等)が含まれています。

ひずみ波の形状は、以下のようになります。(※ 基本波と第3高調波で構成された場合)

図1

ひずみ波の実効値

ひずみ波の実効値は、各高調波の実効値を2乗して、足し合わせて、平方根にした値(2乗和の平方根)になります

「高調波」であり、「基本波」は含まないことに注意して下さい。
例を以下に示します。

ひずみ率

ひずみ波が基本波に対してどの程度ひずんでいるかを表す割合をひずみ率と呼びます。
ひずみ率は、基本波の実効値に対する高調波の実効値の比となります。

ひずみ波の電力

ひずみ波の電力は、同じ周波数の電圧と電流の間で発生し、各々の電力の和が全電力となる
逆に言うと、周波数が異なる電圧と電流の間に電力が発生することはありません。

以上、「ひずみ波」についての説明でした。


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