Warum soll nur die Grundfrequenzkomponente Nutzleistung liefern?

In den meisten Büchern heißt es, dass der Oberwellengehalt in einer Wechselstromleitung keine Leistung überträgt (nur die Grundfrequenz), aber keine Erklärung. Es scheint intuitiv, aber warum ist das so?

Edit: Im Zusammenhang mit elektrischer Energie stelle ich mir also eine verzerrte Stromwellenform und eine Sinuswellenspannung vor.

Es ist wahr, weil die Spannung sinusförmig ist und

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

Und nur für den Fall, dass a = b ist, hat das Ergebnis einen Mittelwert ungleich Null.

Alle Oberschwingungen ergeben also ein Ergebnis, das sich nicht auf die tatsächliche Leistung auswirkt

Es ist eine allzu allgemeine Aussage. Offensichtlich übertragen bei einer ohmschen Last alle Frequenzen Leistung.

Es ist wirklich eine Aussage über rotierende Maschinen (Motoren und Generatoren). Bei diesen Geräten ist es genauso wahrscheinlich, dass Energie bei anderen Frequenzen als der Grundwelle der geleisteten Arbeit widerspricht, als dass sie diese unterstützt. Auch die Energie hoher Frequenzen wird oft in Form von unerwünschten Wirbelströmen usw. verschwendet.

Dies gilt nur, wenn der Strom durch die Last verzerrt wird und nicht aufgrund einer Verzerrung des Spannungsverlaufs der Wechselstromleitung.

Wenn Sie die Momentanwerte zweier Sinuswellen mit unterschiedlichen Frequenzen Punkt für Punkt multiplizieren, erhalten Sie eine Wellenform mit einem Durchschnitt von Null. Sie haben in einigen Intervallen positive Leistung und in anderen Intervallen negative Leistung. Dies zeigt, dass die Energie eher hin und her fließt als von der Quelle zur Last übertragen zu werden.

Wenn die Netzwechselspannung verzerrt ist, wird Oberschwingungsleistung übertragen, dies ist jedoch möglicherweise keine nützliche Leistung. In Wechselstrommotoren würde der Oberschwingungsstrom versuchen, den Motor mit einer höheren Drehzahl in Konflikt mit der Grundwelle zu betreiben. Einige der Harmonischen würden versuchen, den Motor in die umgekehrte Richtung anzutreiben. Infolgedessen geht die gesamte übertragene harmonische Nettoleistung als Wärme, Geräusch und Vibration verloren. Etwas harmonische Leistung würde zwischen der Quelle und der Last zirkulieren, genauso wie ein reaktiver Poser zirkuliert.

Harmonische Leistung wäre insoweit nützlich, als sie Erwärmung verursacht, wo Erwärmung die gewünschte Leistungsverwendung ist. Es besteht die Möglichkeit, dass harmonische Leistung in einem Universalmotor nützlich sein kann. Es kann auch nützlich sein, wenn es korrigiert und gefiltert wird. Während ein Teil der übertragenen Leistung als nützlich angesehen werden könnte, würden die unerwünschten Wirkungen die Nützlichkeit überwiegen.

Bei einem Sinuswellengitter ist dies der Fall, da die Harmonischen auf ein "nichtlineares Gerät" zurückzuführen sind.

Beispielsweise wird die partielle Magnetkernsättigung durch die Spitzenanregungsspannung gesteuert.

Diese Aussage steht jedoch im Widerspruch zu kostengünstigen Wechselrichtern mit Rechteckwellenquellen, die in V-Effektivwerten angegeben sind. Die Oberwellen in dieser Spannungswellenform können in ohmschen Lasten die gleiche Leistung erzeugen. Aber dann können Oberschwingungen die Wirbelstromverluste in Motoren erhöhen, sodass sie weniger effizient sind.

Wenn Sie also die Ursache der Oberschwingungen und der Lastimpedanz verstehen , können Sie die Ausnahmen von der Regel verstehen . Eine elektrische Heizung, die hauptsächlich resistiv ist, kann entweder Sinus- oder Rechteckwellenquellen verwenden.

Der einzige Unterschied zwischen tatsächlicher (verwendeter) Leistung und Blindleistung (gespeicherter) Leistung ist die 90 ° -Phasenverschiebungskomponente des Stroms in Bezug auf die Spannung, unabhängig davon, ob es sich um eine Grundschwingung oder Oberschwingung handelt.

Im Rahmen des Stromnetzes wird Wechselstrom in drei Phasen im Abstand von 120 Grad erzeugt und über Transformatoren übertragen. Die dritte Harmonische (dreifache Frequenz) ist für alle drei Phasen identisch, was Sie durch Auftragen der Sinuswellen überprüfen können. Wenn Sie eine Last zwischen zwei beliebigen Phasen anschließen, ist die Spannung der dritten Harmonischen an beiden Drähten gleich, sodass Ihre Last nichts sieht. (Sie sehen jedoch die dritte Harmonische von jeder Phase bis zur Erde.) Da ein dreiphasiger Transformator nur zwischen den Phasen geschaltet ist, kann keine Leistung der dritten Harmonischen empfangen werden. Diese Blockierung gilt für jede 3n-Harmonische. Dies geschieht nur bei dreiphasiger Energieübertragung, niemals, wenn eine einzelne Signalleitung an eine Last angeschlossen ist.