Dicen que una imagen vale más que mil palabras. Y un puñado de imágenes animadas ...
TodosestosdeWikipedia.Puedeverlosencontextoenlosartículosde transformada de Fourier , onda cuadrada y series de Fourier .
Resulta que, la forma de onda periódica de cualquier puede representarse mediante una serie de Fourier, aunque para representarla exactamente puede requerir una serie infinitamente larga. Sin embargo, en la práctica de ingeniería, por encima de un cierto punto, continuar la serie no agrega ninguna precisión útil adicional, y podemos llamar a una serie finita "suficientemente buena".
Respuestas directas a sus preguntas:
¿Cómo es posible que algo genere una forma de onda en todas las frecuencias con solo mirar una forma de onda desde una frecuencia?
Creo que su suspensión mental aquí es "una frecuencia". El punto del análisis de Fourier es que una onda cuadrada (por ejemplo, una onda cuadrada de 60 Hz) es no solo una frecuencia. Quiero decir que lo es, en el sentido de que es solo una onda cuadrada de 60 Hz. Pero también podemos descomponer esa onda cuadrada en varias ondas sinusoidales, cada una con su propia amplitud y fase.
Además, si los armónicos son los cambios en la ganancia para otras frecuencias, ¿por qué me importan si estoy ejecutando a una única frecuencia constante?
Porque, a través de la lente del análisis de Fourier, no estás realmente a una frecuencia constante única a menos que tu forma de onda sea una onda sinusoidal completamente sin distorsión.
¿Cómo pueden estos cambios de otras frecuencias afectar algo de otra frecuencia?
En un sistema lineal e invariante en el tiempo, no pueden. Esto se describe formalmente en teoría del sistema LTI . Cada componente de frecuencia pasa a través del sistema de forma completamente independiente. Podemos considerar qué sucede para una frecuencia, y luego considerar por separado qué sucede para otra frecuencia. Al sumar los dos, obtenemos el mismo resultado como si las dos frecuencias pasaran por el sistema simultáneamente. Esto hace que el análisis de Fourier sea una herramienta analítica muy útil.
Además, ¿es un filtro de parada de banda RLC una buena manera de limpiar la forma de onda simplemente bloqueando el rango de frecuencia donde se encuentran los armónicos? ¿Cómo bloquearías múltiples rangos de frecuencia ya que hay más de un armónico malo?
Si los armónicos problemáticos están en una sola banda, sí. En un sistema de potencia, es probable que esté tratando con 60 o 50 Hz con algún grado de distorsión armónica, lo que significa que también contendrá componentes de frecuencia en múltiplos enteros de la fundamental. Si puede diseñar un filtro que permita que esa frecuencia fundamental pase, pero atenúe todos los armónicos superiores, entonces no importa qué tan distorsionada esté la entrada, la salida será una onda sinusoidal pura y sin distorsión. En un sistema de energía, también puede preocuparse por la fase de voltaje y corriente (factor de potencia), y también hay filtros para corregir eso.