¿Por qué los armónicos en los sistemas de energía eléctrica no se producen en múltiplos enteros de la frecuencia fundamental?

Porque las matemáticas

La distorsión de una forma de onda sinusoidal idealmente pura se describe matemáticamente como la suma de muchas ondas sinusoidales idealmente puras de diferentes amplitudes en múltiplos enteros de la frecuencia fundamental.

Considere esta analogía: durante muchos años, los astrónomos y cosmólogos estaban convencidos de que la Tierra era el centro del universo, y todo giraba a su alrededor en órbitas perfectamente circulares. Sin embargo, la observación de los planetas (en el momento considerado como solo más estrellas debido a la falta de telescopios) mostró que estos objetos a veces se movían hacia atrás y en patrones predecibles. Esto contradecía la idea de órbitas perfectamente circulares alrededor de la Tierra. Se hicieron varios modelos matemáticos para explicar esta aparente violación, cada uno con movimientos adicionales perfectamente circulares llamados epiciclos. Matemáticamente, estos funcionaron, pero fueron muy engorrosos de usar.

Hasta que Copérnico movió el centro del universo al Sol, y Kepler dejó caer el círculo perfecto para las órbitas elípticas. Ahora las matemáticas eran mucho, mucho más simples.

¿Cuál es “exacto”? Bueno, si puede obtener la misma respuesta usando cualquiera de los métodos, ambos son “correctos”, pero ¿por qué usaría el modelo mucho más complejo?

El modelo de armónicos se basa en múltiplos enteros de la frecuencia fundamental porque es la forma más sencilla de modelar el mundo real, y permite cálculos útiles en el diseño de equipos para reducir dichos armónicos en el mundo real.

Los armónicos, por definición, son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental

Cualquier señal periódica se puede expresar como una suma ponderada de los armónicos. Esto se llama una serie discreta de Fourier. Una onda cuadrada, por ejemplo, solo tiene armónicos impares.

En los sistemas de energía, los generadores de CA producen señales periódicas porque son máquinas rotativas. Idealmente, producirían salidas sinusoidales que contienen solo la frecuencia fundamental. Las distorsiones de la onda sinusoidal producirán una señal periódica diferente.

La alimentación de CA en realidad tendrá componentes significativos no periódicos, causados ​​por cambios transitorios y cambios de carga, por lo que no es estrictamente periódico. Pero todavía tendrá un fuerte componente de frecuencia fundamental y las distorsiones causarán componentes armónicos más pequeños.

¡Porque la definición misma de un armónico es un múltiplo entero de un fundamental!
Considerando una representación en serie de Fourier de una forma de onda, la forma de onda completa se puede representar mediante una suma de armónicos. No es necesario que las señales no relacionadas armónicamente contribuyan al total.

los armónicos siempre se crean para los enteros impares, es decir, 3ro, 5to, 7mo, etc. Es porque si hacemos una transformación de Fourier en una onda de corriente / voltaje, descubriremos que la mayor cantidad de distorsiones ocurren en estos valores principales. ocurrir en estos valores.

Porque eso no es lo que es un armónico. Un armónico es una onda de tipo similar, relacionada con lo fundamental en una serie entera simple. Solo los harminics pueden agregar repetidamente al fundamental y causar la misma distorsión de forma en cada (medio) ciclo posterior.

Los tipos de interferencia que no están bloqueados a los fundamentales se denominan ruido de banda ancha .

Lea sobre Interharmonics, le dará una nueva dimensión completa sobre armónicos.

Es un poco difícil ver la fuente de energía para un armónico no relacionado con la frecuencia principal.

Algo tiene que darle ganas.