Semnale variabile, periodice, alternative. Curenti alternativi

Semnale variabile, periodice, alternative. Curenti alternativi

Termenul de semnal variabil il vom considera ca referindu-se la orice semnal care variaza in timp, de exemplu s = s(t). Aceasta se aplica la orice tip de semnal: curent alternativ i = i(t), forta electromotoare alternativa (e.m.f.) e = e(t), flux magnetic (t), si altor marimi electrice (tensiunea, etc.) si magnetice. In continuare vom considera ca exemplu de semnal reprezentativ curentul. Sunt definitii care atribuie termenul de curent alternativ curentilor variind periodic si a caror valoare medie, luata pe un ciclu complet al variatiei, este egala cu zero (sau in unele cazuri este foarte mica in comparatie cu valoarea instantanee a curentului). Pentru ca vom discuta mai tarziu despre curenti 'neperiodici', este preferabila adoptarea unei definitii mai generale.

Fig.1.1. ilustreaza dependenta de timp a curentilor alternativi pentru diferite forme de unda. Un curent alternativ care variaza cu timpul astfel ca oricare din valorile sale se repeta la intervale regulate de timp T, este numit curent periodic. Cativa curenti periodici tipici sunt prezentati in fig.1.1.(a la c). Curentii din fig.1.1.(d si f) nu sunt periodici in domeniul graficului. Aceasta nu exclude posibilitatea ca ei sa fie periodici daca se ia in considerare o perioada mai lunga de timp.

Un curent continuu (fig.1.1.e) poate fi privit ca si un caz limita a unui curent alternativ pentru care i(t) = ct. Prin definitie un curent periodic are ecuatia:

i(t) = i(t+T) (1.1)

unde T = ct este perioada de timp ceruta pentru un ciclu complet de variatie (inversul 1/T=f da frecventa oscilatiilor curentului) si f poate lua orice valoare imaginabila. Dar trebuie notat ca toate procesele ce apar in natura au totdeauna un inceput si un sfarsit distinct. Strict vorbind, nu exista in mod real, procese periodice infinite si curenti continuu infiniti.

In practica, orice curent electric ce satisface ecuatia (1.1) pe un interval de timp finit si suficient de lung, poate fi sigur tratat ca un curent periodic. Rezulta ca teoremele si metodele analizei circuitelor dezvolta procedee din definitia generala a curentilor periodici (spre exemplu, metoda analizei spectrale de frecventa) aplicata proceselor actuale doar in intervalul unor limite specificate.

Ca un exemplu, se poate vedea ca procesele prezentate in fig.1.1.f sunt definite ca neperiodice. Cu toate ca pentru t > t₂ valorile instantanee ale curentilor (sau a oricarei alte marimi) sunt prezentate ca repetandu-se la intervale de timp si pentru aceasta, procesele incepute la t = t₂ se prezinta ca fiind procese stationare (steady - state). Evident, un curent periodic este inevitabil o stare stationara sau simplu curent stationar.

Se poate arata de asemenea din acelasi exemplu ca valoarea maxima instantanee a curentului este subiectul unor variatii continue de la t = t₁ la t = t₂. In acest interval de timp procesul este cunoscut ca un proces nestabil sau proces tranzitoriu.

In viitor vom considera ca valorile instantanee ale curentului alternativ nu se schimba foarte rapid sau, si mai exact, nu au timp sa varieze considerabil (notabil) in cursul propagarii perturbatiei electromagnetice in lungul unui circuit electric dat. In acest caz, curentul poate fi considerat ca fiind egal cu valoarea instantanee in oricare punct al elementului de circuit considerat. Din aceasta rezulta, in particular, ca orice deductii rezultand referitor la circuite electrice de mare extensie sunt adevarate doar pentru curenti lent variabil in timp. Un curent alternativ care satisface aceste cerinte este numit curent cvasi-stationar.

Conceptul de curent cvasi-stationar este de foarte mare importanta pentru ca permite aplicarea legilor lui Ohm si Kirchhoff, enuntate pentru curenti continui, la valori instantanee ale curentilor alternativi.

De altfel, acest concept permite de asemenea examinarea performantelor intregului circuit pe aceeasi cale ca pentru curentul continuu.

Cand conditiile pentru cvasi-stabilitate nu sunt observate, legile curentului continuu sunt aplicabile doar la acele parti ale circuitului electric pentru care acestea raman valabile.