Mengapa hanya komponen frekuensi dasar yang dikatakan memberi daya bermanfaat?

20

Dalam kebanyakan buku dikatakan bahwa konten harmonik di jalur AC tidak mentransfer daya (hanya frekuensi dasar yang dilakukan), tetapi tidak ada penjelasan. Tampaknya intuitif, tetapi mengapa itu benar?

Sunting: Dalam konteks daya listrik, jadi saya membayangkan bentuk gelombang arus yang terdistorsi dan tegangan gelombang sinus.

power ac harmonics

— k_orolev
sumber

konten harmonik? maksud Anda arus harmonik?

— Jasen

4

Buku itu salah, sesederhana itu. Ini bahkan lebih salah hari ini karena sebagian besar perangkat memperbaiki input AC ke DC sebelum menggunakannya.

— Navin

1

arus harmonik pada saluran AC dengan tegangan sinusoidal frekuensi tunggal memang memberikan daya yang dapat digunakan ke beban. penyearah tidak akan mengubahnya.

— Jasen

4

Memang benar karena tegangannya sinusoidal dan

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

Dan hanya dalam kasus di mana a = b hasilnya memiliki nilai rata-rata yang tidak nol.

jadi semua harmonik memberikan hasil yang tidak berpengaruh pada kekuatan nyata

— Jasen
sumber

1

Ya, Anda mengerti maksudnya, dengan kata sederhana, harmonik saling orthogonal

— carloc

ya hanya bukti tangan-bergelombang itu.

— Jasen

28

Ini pernyataan yang terlalu umum. Tentunya, dengan beban resistif, semua frekuensi mentransfer daya.

Ini benar-benar pernyataan tentang mesin berputar secara khusus (motor dan generator). Untuk alat-alat ini, energi pada frekuensi selain dari yang mendasar kemungkinan besar akan menentang pekerjaan yang dilakukan sebagai bantuan itu. Juga, energi frekuensi tinggi sering terbuang dalam bentuk arus eddy yang tidak diinginkan, dll.

— Dave Tweed
sumber

Juga, dalam situasi normal (selain menggunakan inverter), ada relatif sedikit energi dalam harmonik untuk memulainya, ya?

— Pos Gizi

2

@ Hearth: Ya, tapi pertanyaannya adalah apakah energi itu berguna atau tidak.

— Dave Tweed

16

Itu benar hanya jika arus sedang terdistorsi oleh beban dan bukan karena distorsi bentuk gelombang tegangan dari garis AC.

Jika Anda mengalikan nilai sesaat, titik demi titik, dari dua gelombang sinus dari frekuensi yang berbeda, Anda mendapatkan bentuk gelombang yang memiliki rata-rata nol. Anda memiliki kekuatan positif selama beberapa interval dan kekuatan negatif di interval lain. Itu menunjukkan bahwa energi mengalir bolak-balik daripada ditransfer dari sumber ke beban.

Jika tegangan saluran AC terdistorsi, daya harmonik ditransfer, tetapi itu mungkin bukan daya yang berguna. Pada motor AC, arus harmonik akan berusaha untuk membuat motor beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi dalam konflik dengan fundamental. Beberapa harmonisa akan berusaha menggerakkan motor ke arah sebaliknya. Akibatnya, semua daya harmonik bersih yang ditransfer hilang sebagai panas, kebisingan dan getaran. Beberapa daya harmonik akan diedarkan antara sumber dan beban seperti poser reaktif yang beredar.

Daya harmonis akan berguna sejauh itu menyebabkan pemanasan di mana pemanasan adalah penggunaan daya yang diinginkan. Ada beberapa kemungkinan bahwa daya harmonis dapat berguna dalam motor universal. Mungkin juga bermanfaat saat diperbaiki dan difilter. Sementara beberapa daya yang ditransfer mungkin dikatakan bermanfaat, efek yang tidak diinginkan akan lebih besar daripada manfaatnya.

— Charles Cowie
sumber

1

Itu gambar yang cantik, tapi saya pikir itu bisa menggunakan penjelasan yang lebih rinci. Setidaknya, butuh beberapa saat untuk mencari tahu apa yang saya pikir Anda coba gambarkan dengan itu. Pada awalnya saya pikir Anda mencoba untuk berpendapat bahwa "gelombang yang memiliki rata-rata nol" tidak dapat mentransfer kekuatan yang berguna, yang tampaknya jenis wajar ... sampai orang menyadari bahwa setiap gelombang periodik berisi, termasuk gelombang sinus murni, juga memiliki rata-rata nol, namun transmisi daya AC jelas masih berfungsi.

— Ilmari Karonen

... Saya kira apa yang sebenarnya ingin Anda katakan adalah bahwa jika arus yang ditarik oleh beban memiliki beberapa komponen frekuensi yang ortogonal ke bentuk gelombang tegangan garis (atau sebaliknya), maka frekuensi tersebut tidak dapat mentransfer daya yang berguna (kecuali, tentu saja, ada beberapa perbaikan atau hal-hal nonlinear lainnya yang terjadi). Tapi saya hanya mengetahuinya ketika saya melihat "V" dan "I" dalam legenda gambar. Dan saya masih belum sepenuhnya yakin itulah yang sebenarnya ditanyakan OP.

— Ilmari Karonen

@Ilmari Karonen OP bertanya tentang apa yang dikatakan "di sebagian besar buku." Saya mencoba menjelaskan apa yang bisa benar tentang itu.

— Charles Cowie

OP di sini, saya bertanya tentang daya listrik, jadi saya mengasumsikan arus terdistorsi dan tegangan saluran bersih. Maaf tentang ketidakjelasan.

— k_orolev

6

Dari grid sinewave, ini benar karena harmonik disebabkan oleh "perangkat nonlinier apa pun.

Sebagai contoh, saturasi inti magnetik parsial dikendalikan oleh tegangan eksitasi puncak.

Namun, pernyataan itu bertentangan dengan inverter murah dengan sumber gelombang persegi yang diperingkat dalam V-rms. Harmonik dalam bentuk gelombang tegangan ini dapat menghasilkan daya yang sama pada beban resistif. Tetapi kemudian harmonisa dapat meningkatkan kerugian arus eddy pada motor sehingga kurang efisien.

Jadi, jika Anda memahami sumber harmonik dan impedansi beban, Anda dapat memahami pengecualian untuk aturan tersebut . Pemanas listrik, terutama resistif dapat menggunakan sumber gelombang sinus atau persegi.

Satu-satunya perbedaan antara daya nyata (bekas) dan daya reaktif (tersimpan) adalah komponen pergeseran fasa 90 derajat relatif terhadap tegangan, terlepas dari apakah itu fundamental atau harmonik.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
sumber

5

Pemanas listrik bahkan bisa menggunakan DC. Karena tidak memiliki memori, hanya peduli tentang tegangan sesaat, bukan tegangan sebelumnya - kecuali untuk kapasitas panas. Suhu pemanas jelas tergantung pada tegangan sebelumnya.

— MSalters

Menambah ini, jika sumber daya Anda penuh dengan distorsi dan Anda memberi makan daya ke catu daya mode-aktif (SMPS), seperti batu bata daya laptop, itu AKAN mentransfer daya tambahan itu. Jika SMPS memiliki filter pasif pada input, sebagian besar energi non-fundamental akan dikonversi menjadi panas, jauh lebih dari inverter murni sinus. Skenario terburuk, transien berhasil melewati filter dan bahkan dapat merusak sirkuit. Tetapi persediaan yang lebih canggih (mis. Buck-buck-boost) dapat mentolerir dan bahkan membersihkan faktor daya. Jadi ya, kekuasaan sudah pasti ditransfer.

— DeusXMachina

Beban kapasitif dalam batu bata lebih rentan terhadap inverter gelombang persegi seperti induktif pada motor dengan kehilangan arus eddy, tetapi sekarang karena arus puncak tinggi I² * ESR dan menambahkan riak suara ke audio. Jadi front end PFC aktif yang baik juga lebih baik untuk menghadirkan beban resistif. @DeusXMachina jadi saya setuju

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

0

Dalam konteks jaringan listrik, daya AC dihasilkan dan ditransmisikan melalui transformator dalam tiga fase terpisah 120 derajat. Harmonika ketiga (rangkap tiga frekuensinya) identik untuk ketiga fase, yang dapat Anda verifikasi dengan memplot gelombang sinus. Ketika Anda menghubungkan beban antara dua fase, tegangan harmonik ketiga adalah sama pada kedua kabel, sehingga beban Anda tidak melihat apa pun. (Namun, Anda akan melihat harmonik ketiga dari fase apa pun ke ground.). Karena transformator tiga fase hanya menghubungkan antar fase, tidak dapat menerima daya harmonik ketiga. Pemblokiran ini berlaku untuk harmonik 3n apa pun. Ini hanya terjadi dalam transmisi daya tiga fase, tidak pernah ketika satu saluran sinyal terhubung ke suatu beban.

— richard1941
sumber