題:
為什麼只說基頻分量可以提供有用的功率?
k_orolev
2019-06-02 17:04:21 UTC
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在大多數書籍中,都說交流線路中的諧波含量不傳遞功率(僅基頻可以傳遞功率),但沒有解釋。看起來很直觀,但為什麼如此呢?

編輯: 在電力的情況下,我正在想像一個失真的電流波形和一個正弦波電壓。

諧波含量?你是說諧波電流嗎?
這本書是錯誤的,就這麼簡單。今天,這甚至是錯誤的,因為大多數設備在使用交流輸入之前都會將其整流為直流。
具有單頻正弦電壓的交流線路上的諧波電流的確為負載提供了可用功率。整流器不會改變這一點。
五 答案:
Dave Tweed
2019-06-02 17:33:09 UTC
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這是一個過於籠統的說法。顯然,在電阻負載下,所有頻率都可以傳輸功率。

這實際上是有關旋轉機械(電動機和發電機)的聲明。對於這些設備,除了基頻之外的其他頻率的能量也有可能與輔助工作相反地反對正在完成的工作。而且,高頻能量經常以不需要的渦流等形式被浪費。

而且,在正常情況下(除了使用逆變器之外),諧波中的能量相對很少,因此是嗎?
-1
Charles Cowie
2019-06-02 17:30:52 UTC
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只有在負載使電流失真而不是由於交流線路的電壓波形失真的情況下才是正確的。

如果將兩個不同頻率的正弦波的瞬時值逐點相乘,則得到的波形平均為零。您在某些時間間隔內具有正能量,而在其他時間間隔內具有負能量。這表明能量是來回傳遞的,而不是從能源傳遞到負載的。

enter image description here

如果交流線路電壓失真,則將傳輸諧波功率,但可能不是有用功率。在交流電動機中,諧波電流將試圖使電動機以更高的速度運行,這與基本原理相衝突。某些諧波會試圖反向驅動電動機。結果,所有傳遞的淨諧波功率都作為熱量,噪聲和振動而損失。就像無功功率調節器循環一樣,一些諧波功率會在電源和負載之間循環。

在需要加熱的地方,諧波功率會引起發熱。諧波功率在通用電動機中很有用。糾正和過濾後,它也可能很有用。雖然可以說某些傳遞的功率是有用的,但不良影響將超過其有用性。

這是一個漂亮的圖像,但我認為可以使用更詳細的解釋。至少,我花了一段時間才弄清楚我想用它來舉例說明。起初,我以為您是在爭辯說“平均為零的波形”不能傳輸有用的功率,這似乎是合理的……直到人們意識到一個無偏的周期性波形,包括純正弦波,的平均功率為零,但交流電傳輸顯然仍然有效。
...我想您實際上要說的是,如果_負載所汲取的電流_具有與線電壓波形_正交的頻率分量(反之亦然),那麼這些頻率將無法傳輸有用的功率(除非,當然,正在進行一些校正或其他非線性處理。但是,只有當我在圖像圖例中註意到“ V”和“ I”時,我才發現這一點。而且我仍然不能完全確定OP到底在問什麼。
@Ilmari Karonen OP正在詢問“大多數書籍”中所說的內容。我試圖解釋一下這可能是正確的。
在這裡,OP詢問的是電源,因此我假設電流失真並且線路電壓乾淨。抱歉,缺乏清晰度。
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
2019-06-02 18:15:28 UTC
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在正弦波網格中,這是正確的,因為諧波是由任何“非線性設備”引起的。

例如,部分磁芯飽和度由峰值勵磁電壓控制。

但是,該陳述與以V-rms額定的方波源的廉價逆變器相矛盾。該電壓波形中的諧波可以在電阻性負載中產生相同的功率。但是諧波會增加電動機中的渦流損耗,因此效率較低。

因此,如果您了解諧波和負載阻抗的來源, ,您就可以了解該規則的例外情況 。主要是電阻性的電加熱器可以使用正弦波或方波源。

enter image description here

有功(使用)功率和無功(存儲)功率之間的唯一區別是電流相對於電壓的90度相移分量,無論它是基波還是諧波。

電加熱器甚至可以使用直流電。由於它沒有存儲器,因此它只關心瞬時電壓,而不關心以前的電壓-除了熱容量。加熱器的溫度顯然確實取決於先前的電壓。
除此之外,如果您的電源充滿失真,並且您正在向筆記本電腦電源磚等開關模式電源(SMPS)供電,則它將傳輸該多餘的電源。如果SMPS的輸入上具有無源濾波器,則大部分非基本能量將被轉換成熱量,其方式比純正弦逆變器還多。最壞的情況是,瞬變會使其通過濾波器,甚至可能損壞電路。但是更複雜的電源(例如降壓-升壓-升壓)可以承受甚至清除功率因數。是的,權力肯定正在轉移。
磚中的電容性負載對方波逆變器的損耗更大,在具有渦流損耗的電動機中,電感性負載的損耗也更大,但現在由於峰值電流I²* ESR高而增加了音頻的紋波。因此,良好的有源PFC前端也更好地表現出電阻性負載。@DeusXMachina,所以我同意
Jasen
2019-06-03 07:50:17 UTC
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這是真的,因為電壓是正弦的,

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

並且僅在a = b的情況下,結果的平均值才不為零。

所以所有諧波給出的結果對有功功率都沒有影響

是的,你明白了,簡而言之,諧波是相互正交的
是的,這只是某種程度的手工證明。
richard1941
2019-06-10 02:12:07 UTC
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在電網中,交流電是通過相變120度的三個相位的變壓器生成和傳輸的。所有三相的三次諧波(頻率的三倍)相同,您可以通過繪製正弦波來驗證。當您在任意兩相之間連接負載時,兩條線上的三次諧波電壓相同,因此您的負載看不到。(但是,您會看到從任何相位到地面的三次諧波。)。由於三相變壓器僅連接在相之間,因此不能接收三次諧波功率。此阻塞適用於任何3n諧波。這僅發生在三相功率傳輸中,而不會在將單個信號線連接到負載時發生。



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