25/02/2023
Чому змінний струм має бути синусоїдальним?
круговий рух дає синусоїду , але зручність не в цьому. Зручність саме в тому, що будь-яка сума похідних та інтегралів будь-якого порядку від деякої синусоїди дає ту саму синусоїду за частотою.
І якби перші динамомашини, скажімо, давали б напругу не за синусоїдою, а за синусом у квадраті - від них відмовилися б дуже швидко. І нехай не кожному електрику очевидно, чому важлива універсальна інваріантність синусоїди щодо диференціювання та суперпозиції, але це так, і ось чому.
1) Струм у котушці - це інтеграл від напруги на ній за часом, а струм у конденсаторі - це диференціал від напруги на ньому ж. Якщо напруга – синусоїда, то й струм у них – синусоїда. Це дуже зручно.
Саме це використовується скрізь і всюди в електротехніці – та хоч би в трансформаторі.
Як інакше передати енергію на велику відстань? Ну хай у нас напруга не синусна. Так, інтегрування та диференціювання в трансформаторі виконується послідовно, але магнітний потік вже буде несинусний, все це породить купу зайвих гармонік, втрат енергії, і те, що буде на вторинних обмотках – буде непридатним для використання.
2) Підсумовування синусоїд з однією частотою дає синусоїду з тією самою частотою. "Так, і де ж застосовується ця штука?" - єхидно запитує фахівець. Хоча відповідь начебто очевидна - крім трансформатора, ну, наприклад, у трифазній мережі. Там примудряються отримувати синусоїду 380 з трьох синусоїд по 220 шляхом суперпозиції (накладання). Ось таке складне чаклунство, що ніде не застосовується, так...
3) Та й куди без розкладання на гармоніки. Будь-який несинусоїдальний сигнал все одно розпадається на синусоїдальні гармоніки. Ряди Фур'є і таке інше.
Отже, саме унікальні властивості функції синуса визначають використання такої напруги для змінного струму. А не те, що ротор зручно було крутити.
