Чому тільки основний компонент частоти, як кажуть, дає корисну силу?

У більшості книг сказано, що вміст гармонік в лінії змінного струму не передає живлення (лише основна частота), але не пояснює. Здається, інтуїтивно, але чому це правда?

Редагувати: В контексті електричної енергії, тому я уявляю спотворену форму хвилі струму та синусоїдальну напругу.

Це правда, тому що напруга синусоїдальне і

sin (a) .sin (b) = 1/2 (cos (ab) + cos (a + b))

І лише у випадку, коли a = b має результат середнє значення, яке не дорівнює нулю.

тому всі гармоніки дають результат, який не впливає на реальну потужність

Це занадто загальне твердження. Очевидно, що при резистивному навантаженні всі частоти передають потужність.

Це дійсно твердження про обертову техніку, зокрема (двигуни та генератори). Для цих пристроїв енергія на частотах, відмінних від основної, так само ймовірно, що буде протидіяти виконуваній роботі, як допомогти їй. Також часто витрачається енергія високих частот у вигляді небажаних вихрових струмів тощо.

Це справедливо лише в тому випадку, якщо струм спотворюється навантаженням, а не через спотворення форми сигналу напруги лінії змінного струму.

Якщо помножити миттєві значення, точка на точку, двох синусоїд різної частоти, ви отримаєте форму хвилі, що має середнє значення нуля. У вас є позитивна сила протягом деяких інтервалів, а в інших - негативна. Це показує, що енергія передається туди-сюди, а не передається від джерела до навантаження.

Якщо напруга ліній змінного струму спотворено, передається гармонічна потужність, але це може бути не корисною потужністю. У двигунах змінного струму гармонічний струм намагатиметься змусити двигун працювати з більшою швидкістю, що суперечить основним. Деякі з гармонік намагалися б рухати двигун у зворотному напрямку. В результаті вся передана чиста гармонічна потужність втрачається як тепло, шум і вібрація. Якась гармонічна потужність буде циркулювати між джерелом і навантаженням так само, як циркулює реактивний потенціал.

Гармонічна потужність була б корисною в тій мірі, в якій вона викликає нагрівання, коли нагрівання - це бажане використання енергії. Існує певна можливість, що гармонійна потужність може бути корисною в універсальному двигуні. Він також може бути корисним, коли випрямлений і відфільтрований. Хоча можна сказати, що частина переданої потужності є корисною, але небажані ефекти перевищують корисність.

З синусоїдальної сітки це справедливо, оскільки гармоніки зумовлені будь-яким "нелінійним пристроєм.

Наприклад, часткове насичення магнітного ядра, кероване піковою напругою збудження.

Однак це твердження суперечить недорогим перетворювачам з квадратичними хвильовими джерелами, розміщеними у V-rms. Гармоніки цієї форми хвилі напруги можуть генерувати однакову потужність при резистивних навантаженнях. Але тоді гармоніка може збільшити втрати на вихровий струм у двигунах, тому вона менш ефективна.

Отже, якщо ви розумієте джерело гармонік і імпеданс навантаження, ви можете зрозуміти винятки з правила . Електричний нагрівач, що має опір переважно, може використовувати джерела синусоїди або квадратної хвилі.

Єдина відмінність між реальною (використаною) потужністю та реактивною (накопиченою) потужністю - складова змінного струму 90 градусів струму відносно напруги, незалежно від того, є вона фундаментальною чи гармонічною.

В умовах електромережі живлення змінного струму генерується та передається через трансформатори в три фази на відстані 120 градусів. Третя гармоніка (потрійна частота) однакова для всіх трьох фаз, що ви можете перевірити, побудувавши синусоїди. Коли ви підключаєте навантаження між будь-якими двома фазами, третя гармонічна напруга однакова для обох проводів, тому ваше навантаження нічого не бачить. (Однак ви побачите третю гармоніку від будь-якої фази до землі.) Оскільки трифазний трансформатор з'єднується лише між фазами, третій гармонічний потужність не може отримати. Це блокування стосується будь-яких гармонік 3n. Це відбувається лише в трифазній передачі живлення, ніколи, коли до навантаження підключена одна сигнальна лінія.