기본 주파수 성분 만 유용한 전력을 공급한다고하는 이유는 무엇입니까?

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대부분의 책에서 AC 라인의 고조파 성분은 전력을 전달하지 않지만 (기본 주파수 만) 설명이 없습니다. 직관적 인 것처럼 보이지만 왜 그럴까요?

편집 : 전력의 맥락에서 왜곡 된 전류 파형과 사인파 전압을 상상합니다.

power ac harmonics

— k_orolev
소스

고조파 내용? 고조파 전류를 의미합니까?

— Jasen

4

이 책은 그 자체가 간단합니다. 오늘날 대부분의 장치는 AC 입력을 사용하기 전에 AC 입력을 DC로 정류하기 때문에 훨씬 더 잘못되었습니다.

— Navin

1

단일 주파수 정현파 전압을 갖는 AC 라인의 고조파 전류는 부하에 가용 전력을 제공합니다. 정류기는 그것을 바꾸지 않을 것입니다.

— Jasen

4

전압이 정현파이므로

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

a = b 인 경우에만 평균값이 0이 아닙니다.

모든 고조파는 실제 전력에 영향을 미치지 않는 결과를 제공합니다.

— 야센
소스

1

네, 요점은 간단합니다. 고조파는 서로 직교합니다.

— carloc

그래, 그것은 약간 손에 의한 증거입니다.

— Jasen

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지나치게 일반적인 진술입니다. 분명히 저항 부하를 사용하면 모든 주파수가 전력을 전달합니다.

그것은 실제로 기계 회전에 대한 진술입니다 (모터 및 발전기). 이러한 장치의 경우 기본이 아닌 다른 주파수의 에너지는 수행중인 작업에 도움이 될 가능성이 높습니다. 또한 고주파의 에너지는 종종 원치 않는 와류 등의 형태로 낭비됩니다.

— 데이브 트위드
소스

또한 인버터를 사용하지 않는 일반적인 상황에서는 고조파에 에너지가 상대적으로 적습니다.

— 난로

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@Hearth : 네,하지만 문제는 에너지가 유용한 지 아닌지입니다.

— Dave Tweed

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이는 AC 라인의 전압 파형 왜곡으로 인한 것이 아니라 부하에 의해 전류가 왜곡되는 경우에만 해당됩니다.

주파수가 다른 두 개의 사인파의 순간 값을 포인트 단위로 곱하면 평균이 0 인 파형이 나타납니다. 일부 구간에는 양의 전력이 있고 다른 구간에는 음의 전력이 있습니다. 이는 에너지가 소스에서로드로 전달되지 않고 앞뒤로 전달되고 있음을 나타냅니다.

AC 라인 전압이 왜곡되면 고조파 전력이 전달되지만 유용한 전력이 아닐 수 있습니다. AC 모터에서 고조파 전류는 모터가 기본과 충돌하여 더 빠른 속도로 작동하도록 시도합니다. 일부 고조파가 모터를 역방향으로 구동하려고합니다. 결과적으로, 전달 된 모든 순 고조파 전력은 열, 소음 및 진동으로 손실됩니다. 리 액티브 포즈 러가 순환되는 것처럼 소스와 부하간에 일부 고조파 전력이 순환됩니다.

고조파 전력은 가열이 바람직한 전력의 사용 인 경우 가열을 야기하는 정도로 유용 할 것이다. 고조파 전력이 범용 모터에 유용 할 수있는 가능성이 있습니다. 수정 및 필터링 할 때 유용 할 수도 있습니다. 전달 된 전력 중 일부는 유용하다고 할 수 있지만 바람직하지 않은 효과는 유용성을 능가합니다.

— 찰스 코위
소스

1

그것은 예쁜 이미지이지만 더 자세한 설명을 사용할 수 있다고 생각합니다. 적어도 당신이 그것에 대해 설명하려고 생각 하는 것을 알아내는 데 시간이 걸렸 습니다. 처음에는 당신이 "제로의 평균을 가진 파형을"주장하려고했던 생각 하나 실현 될 때까지 ... 종류 합리적인의 것 유용한 전력을 전송할 수없는 어떤 편견주기적인 파형, 또한 순수한 사인 파를 포함 평균은 0이지만 AC 전력 전송은 여전히 작동합니다.

— 일 마리 카로 넨

... 실제로 당신이 말하려는 것은 부하에 의해 끌어 당겨진 전류 에 라인 전압 파형 과 직교하는 주파수 성분이 있거나 그 반대의 경우도 그 주파수가 유용한 전력을 전달할 수 없다는 것입니다. 물론, 일부 정류 또는 다른 비선형 작업이 진행 중입니다). 그러나 이미지 범례에서 "V"와 "I"를 발견했을 때만 알아 냈습니다. 그리고 아직도 그것이 OP가 실제로 요구하는 것임을 완전히 확신하지는 못합니다.

— 일 마리 카로 넨

@Ilmari Karonen OP는 "대부분의 책에서"라는 말을 묻습니다. 나는 그것에 대해 진실이 무엇인지 설명하려고합니다.

— Charles Cowie

여기서 OP는 전력에 대해 묻고 있었기 때문에 전류가 왜곡되고 라인 전압이 깨끗하다고 가정했습니다. 명확성이 부족하여 죄송합니다.

— k_orolev

6

사인파 그리드에서 이것은 고조파가 "비선형 장치"에 기인하기 때문에 사실입니다.

예를 들어, 부분 자기 코어 포화는 피크 여기 전압에 의해 제어된다.

그러나이 설명은 V-rms 등급의 구형파 소스를 사용하는 저렴한 인버터와 모순됩니다. 이 전압 파형의 고조파는 저항 부하에서 동일한 전력을 생성 할 수 있습니다. 그러나 고조파는 모터의 와전류 손실을 증가시켜 효율이 떨어집니다.

따라서 고조파의 소스와 부하 임피던스 를 이해하면 규칙의 예외를 이해할 수 있습니다 . 주로 저항성 인 전기 히터는 사인파 또는 구형파 소스를 사용할 수 있습니다.

실제 (사용 된) 전력과 무효 (저장된) 전력의 유일한 차이점은 기본 또는 고조파에 관계없이 전압에 대한 전류의 90도 위상 편이 구성 요소입니다.

— 토니 스튜어트 Sunnyskyguy EE75
소스

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전기 히터는 DC도 사용할 수 있습니다. 메모리가 없기 때문에 열 용량을 제외하고는 이전 전압이 아닌 순간 전압에만 신경을 씁니다. 히터의 온도는 분명히 이전 전압에 달려 있습니다.

— MSalters

또한 전원이 왜곡되어 노트북 전원 브릭과 같은 스위치 모드 전원 공급 장치 (SMPS)에 전원을 공급하는 경우 추가 전원이 전송됩니다. SMPS에 입력에 수동 필터가있는 경우, 기본이 아닌 에너지의 대부분은 순수한 사인 인버터 이상의 열로 변환됩니다. 최악의 시나리오 인 과도 전류는 필터를 통과하여 회로를 손상시킬 수 있습니다. 그러나보다 정교한 공급 장치 (예 : 벅-벅-부스트)는 역률을 견딜 수 있고 심지어 정리할 수도 있습니다. 그렇습니다. 힘은 확실히 전달되고 있습니다.

— DeusXMachina

브릭의 용량 성 부하는 와전류 손실이있는 모터에서 유도되는 것처럼 구형파 인버터에 대해 더 손실이 많지만 이제는 최대 피크 전류 I² * ESR로 인해 오디오에 노이즈 리플이 추가됩니다. 따라서 활성 PFC 프런트 엔드가 양호하면 저항 부하를 나타내는 것이 좋습니다. @DeusXMachina에 동의합니다

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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전력망과 관련하여 AC 전력은 120도 간격으로 3 단계로 변압기를 통해 생성 및 전송됩니다. 세 번째 고조파 (주파수 3 배)는 사인파를 플로팅하여 확인할 수있는 3 상 모두에 대해 동일합니다. 두 위상 사이에 부하를 연결하면 두 와이어의 세 번째 고조파 전압이 동일하므로 부하에 아무것도 보이지 않습니다. (단, 모든 위상에서 접지까지 세 번째 고조파가 표시됩니다.). 3 상 변압기는 상간에 만 연결되므로 3 차 고조파 전력을받을 수 없습니다. 이 차단은 3n 고조파에 적용됩니다. 이는 단일 신호 라인이 부하에 연결되어 있지 않은 경우 3 상 전력 전송에서만 발생합니다.

— 리차드 1941
소스