Tại sao chỉ có thành phần tần số cơ bản được cho là mang lại sức mạnh hữu ích?

Trong hầu hết các cuốn sách, người ta nói rằng nội dung hài trong dòng AC không truyền năng lượng (chỉ tần số cơ bản không), nhưng không có lời giải thích. Có vẻ trực quan, nhưng tại sao điều đó là đúng?

Chỉnh sửa: Trong bối cảnh của năng lượng điện, vì vậy tôi đang tưởng tượng một dạng sóng hiện tại bị biến dạng và điện áp sóng hình sin.

Điều đó đúng bởi vì điện áp là hình sin và

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

Và chỉ trong trường hợp a = b thì kết quả mới có giá trị trung bình không bằng không.

vì vậy tất cả các sóng hài cho kết quả không ảnh hưởng đến sức mạnh thực sự

Đó là một tuyên bố quá chung chung. Rõ ràng, với một tải điện trở, tất cả các tần số truyền sức mạnh.

Đó thực sự là một tuyên bố về máy móc quay đặc biệt (động cơ và máy phát điện). Đối với các thiết bị này, năng lượng ở tần số khác với mức cơ bản cũng có khả năng chống lại công việc đang được thực hiện dưới dạng hỗ trợ. Ngoài ra, năng lượng của tần số cao thường bị lãng phí dưới dạng dòng xoáy không mong muốn, v.v.

Điều đó chỉ đúng nếu dòng điện bị biến dạng bởi tải và không phải do biến dạng của dạng sóng điện áp của dòng AC.

Nếu bạn nhân các giá trị tức thời, từng điểm một của hai sóng hình sin có tần số khác nhau, bạn sẽ có được dạng sóng có trung bình bằng không. Bạn có sức mạnh tích cực trong một số khoảng thời gian và sức mạnh tiêu cực trong các khoảng thời gian khác. Điều đó cho thấy rằng năng lượng truyền qua lại thay vì được truyền từ nguồn sang tải.

Nếu điện áp dòng AC bị biến dạng, năng lượng sóng hài được truyền, nhưng nó có thể không phải là nguồn điện hữu ích. Trong động cơ điện xoay chiều, dòng điện hài sẽ cố gắng làm cho động cơ hoạt động ở tốc độ cao hơn trong xung đột với cơ bản. Một số sóng hài sẽ cố lái mô-tơ theo hướng ngược lại. Kết quả là, tất cả các năng lượng sóng hài được truyền đi bị mất dưới dạng nhiệt, tiếng ồn và độ rung. Một số năng lượng điều hòa sẽ được lưu thông giữa nguồn và tải giống như khi máy tạo phản ứng được lưu thông.

Năng lượng điều hòa sẽ hữu ích trong phạm vi nó gây ra sưởi ấm trong đó sưởi ấm là việc sử dụng năng lượng mong muốn. Có một số khả năng rằng năng lượng điều hòa có thể hữu ích trong một động cơ vạn năng. Nó cũng có thể hữu ích khi được chỉnh sửa và lọc. Mặc dù một số năng lượng được truyền có thể được cho là hữu ích, nhưng những tác dụng không mong muốn sẽ vượt trội hơn tính hữu dụng.

Từ một lưới hình sin, điều này đúng vì các sóng hài là do bất kỳ "thiết bị phi tuyến nào.

Ví dụ, độ bão hòa lõi từ một phần được điều khiển bởi điện áp kích thích cực đại.

Tuy nhiên, tuyên bố đó mâu thuẫn với các bộ biến tần rẻ tiền với các nguồn sóng vuông được xếp hạng trong V-rms. Các sóng hài trong dạng sóng điện áp này có thể tạo ra cùng một công suất trong tải điện trở. Nhưng sau đó sóng hài có thể làm tăng tổn thất dòng xoáy trong động cơ nên kém hiệu quả hơn.

Vì vậy, nếu bạn hiểu nguồn gốc của sóng hài và trở kháng tải, bạn có thể hiểu các ngoại lệ cho quy tắc . Một lò sưởi điện, chủ yếu là điện trở có thể sử dụng các nguồn sóng hình sin hoặc vuông.

Sự khác biệt duy nhất giữa công suất thực (đã sử dụng) và công suất phản kháng (được lưu trữ) là thành phần dịch pha 90 độ của dòng điện so với điện áp, bất kể đó là cơ bản hay sóng hài.

Trong bối cảnh của lưới điện, nguồn điện xoay chiều được tạo ra và truyền qua các máy biến áp theo ba giai đoạn cách nhau 120 độ. Điều hòa thứ ba (gấp ba tần số) là giống hệt nhau cho cả ba pha, mà bạn có thể xác minh bằng cách vẽ các sóng hình sin. Khi bạn kết nối một tải giữa hai pha bất kỳ, điện áp hài thứ ba là như nhau trên cả hai dây, do đó tải của bạn không thấy gì. (Tuy nhiên, bạn sẽ thấy sóng hài thứ ba từ bất kỳ pha nào chạm đất.). Vì một máy biến áp ba pha chỉ kết nối giữa các pha, không thể nhận được năng lượng sóng hài thứ ba. Chặn này áp dụng cho bất kỳ điều hòa 3n. Điều này chỉ xảy ra trong truyền tải điện ba pha, không bao giờ khi một đường tín hiệu duy nhất được kết nối với tải.