Warum soll nur die Grundfrequenzkomponente nützliche Leistung liefern?

Es ist wahr, weil die Spannung sinusförmig ist und

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

Und nur im Fall a = b hat das Ergebnis einen Mittelwert, der nicht Null ist.

Alle Harmonischen ergeben also ein Ergebnis, das keinen Einfluss auf die Wirkleistung hat

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

Es ist wirklich eine Aussage speziell zu rotierenden Maschinen (Motoren und Generatoren). Bei diesen Geräten ist es wahrscheinlich, dass Energie mit anderen Frequenzen als der Grundfrequenz der geleisteten Arbeit ebenso entgegenwirkt wie sie unterstützt. Außerdem wird die Energie hoher Frequenzen oft in Form von unerwünschten Wirbelströmen usw. verschwendet.

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

Wenn Sie Punkt für Punkt die Momentanwerte von zwei Sinuswellen unterschiedlicher Frequenz multiplizieren, erhalten Sie eine Wellenform, die einen Mittelwert von Null hat. Sie haben in einigen Intervallen positive Kraft und in anderen Intervallen negative Kraft. Das zeigt, dass die Energie hin und her geht und nicht von der Quelle zur Last übertragen wird.

Wenn die Netzwechselspannung verzerrt ist, wird Oberschwingungsleistung übertragen, die jedoch möglicherweise keine nutzbare Leistung ist. Bei Wechselstrommotoren würde der harmonische Strom versuchen, den Motor mit einer höheren Drehzahl laufen zu lassen, was im Konflikt mit der Grundschwingung steht. Einige der Oberschwingungen würden versuchen, den Motor in umgekehrter Richtung anzutreiben. Infolgedessen geht die gesamte übertragene Netto-Oberschwingungsleistung als Wärme, Lärm und Vibration verloren. Etwas Oberwellenleistung würde zwischen der Quelle und der Last zirkulieren, genauso wie reaktive Poser zirkuliert wird.

Harmonische Leistung wäre in dem Maße nützlich, in dem sie Erwärmung verursacht, wo Erwärmung die gewünschte Verwendung von Energie ist. Es besteht die Möglichkeit, dass harmonische Leistung in einem Universalmotor nützlich sein könnte. Es könnte auch nützlich sein, wenn es gleichgerichtet und gefiltert wird. Während ein Teil der übertragenen Leistung als nützlich bezeichnet werden könnte, würden die unerwünschten Wirkungen die Nützlichkeit überwiegen.

Bei einem Sinusnetz gilt dies, da die Oberschwingungen auf ein "nichtlineares Gerät" zurückzuführen sind.

Beispielsweise wird die teilweise Magnetkernsättigung durch die Spitzenerregungsspannung gesteuert.

Diese Aussage widerspricht jedoch preiswerten Wechselrichtern mit Rechteckwellenquellen, die in V-Effektivwert bewertet sind. Die Oberwellen in dieser Spannungswellenform können in ohmschen Lasten die gleiche Leistung erzeugen. Oberschwingungen können jedoch die Wirbelstromverluste in Motoren erhöhen, sodass sie weniger effizient sind.

Wenn Sie also die Quelle 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 (verbrauchter) Leistung und reaktiver (gespeicherter) Leistung ist die 90-Grad-Phasenverschiebungskomponente des Stroms relativ zur Spannung, unabhängig davon, ob es sich um Grundschwingungen oder Oberschwingungen handelt.

Im Zusammenhang mit dem Stromnetz wird Wechselstrom erzeugt und über Transformatoren in drei um 120 Grad versetzten Phasen 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 beliebige Phasen anschließen, ist die Spannung der dritten Oberwelle auf beiden Drähten gleich, sodass Ihre Last nichts sieht. (Sie sehen jedoch die dritte Harmonische von jeder Phase zur Erde.) Da ein Dreiphasentransformator nur zwischen den Phasen verbindet, kann er keine dritte harmonische Leistung empfangen. Diese Blockierung gilt für jede 3n-Harmonische. Dies geschieht nur bei der Drehstromübertragung, niemals wenn eine einzelne Signalleitung mit einer Last verbunden ist.