Pourquoi est-il dit que seule la composante de fréquence fondamentale donne une puissance utile?

Dans la plupart des livres, il est dit que le contenu harmonique d'une ligne AC ne transfère pas la puissance (juste la fréquence fondamentale), mais aucune explication. Cela semble intuitif, mais pourquoi est-ce vrai?

Edit: Dans le contexte de l'énergie électrique, j'imagine donc une forme d'onde de courant déformée et une tension d'onde sinusoïdale.

C'est vrai parce que la tension est sinusoïdale et

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

Et ce n'est que dans le cas où a = b que le résultat a une valeur moyenne non nulle.

donc toutes les harmoniques donnent un résultat qui n'a aucun effet sur la puissance réelle

C'est une déclaration trop générale. Evidemment, avec une charge résistive, toutes les fréquences transfèrent la puissance.

C'est vraiment une déclaration sur les machines tournantes en particulier (moteurs et générateurs). Pour ces appareils, l'énergie à des fréquences autres que la fondamentale est tout aussi susceptible de s'opposer au travail en cours que de l'aider. De plus, l'énergie des hautes fréquences est souvent gaspillée sous forme de courants de Foucault indésirables, etc.

Cela n'est vrai que si le courant est déformé par la charge et non en raison de la distorsion de la forme d'onde de tension de la ligne CA.

Si vous multipliez les valeurs instantanées, point par point, de deux ondes sinusoïdales de fréquences différentes, vous obtenez une forme d'onde qui a une moyenne de zéro. Vous avez une puissance positive à certains intervalles et une puissance négative à d'autres intervalles. Cela montre que l'énergie passe d'avant en arrière plutôt que d'être transférée de la source à la charge.

Si la tension de ligne CA est déformée, la puissance harmonique est transférée, mais ce n'est peut-être pas une puissance utile. Dans les moteurs à courant alternatif, le courant harmonique tenterait de faire fonctionner le moteur à une vitesse plus élevée en conflit avec le fondamental. Certaines harmoniques tentent d'entraîner le moteur dans le sens inverse. En conséquence, toute la puissance harmonique nette transférée est perdue sous forme de chaleur, de bruit et de vibrations. Une certaine puissance harmonique circulerait entre la source et la charge tout comme le poseur réactif circule.

La puissance harmonique serait utile dans la mesure où elle provoque un échauffement lorsque le chauffage est l'utilisation souhaitée de l'énergie. Il est possible que la puissance harmonique soit utile dans un moteur universel. Il peut également être utile lorsqu'il est rectifié et filtré. Bien qu'une partie de la puissance transférée puisse être considérée comme utile, les effets indésirables l'emporteraient sur l'utilité.

À partir d'une grille sinusoïdale, cela est vrai car les harmoniques sont dues à n'importe quel "appareil non linéaire.

Par exemple, la saturation partielle du noyau magnétique contrôlée par la tension d'excitation de crête.

Cependant, cette déclaration contredit les onduleurs peu coûteux avec des sources d'ondes carrées évaluées en V-rms. Les harmoniques de cette forme d'onde de tension peuvent générer la même puissance dans les charges résistives. Mais alors les harmoniques peuvent augmenter les pertes par courants de Foucault dans les moteurs, ce qui le rend moins efficace.

Donc, si vous comprenez la source des harmoniques et l'impédance de charge, vous pouvez comprendre les exceptions à la règle . Un radiateur électrique, étant principalement résistif, peut utiliser des sources d'onde sinusoïdale ou carrée.

La seule différence entre la puissance réelle (utilisée) et la puissance réactive (stockée) est la composante de décalage de phase de 90 degrés du courant par rapport à la tension, qu'elle soit fondamentale ou harmonique.

Dans le contexte du réseau électrique, le courant alternatif est généré et transmis par des transformateurs en trois phases espacées de 120 degrés. La troisième harmonique (triple la fréquence) est identique pour les trois phases, ce que vous pouvez vérifier en traçant les ondes sinusoïdales. Lorsque vous connectez une charge entre deux phases, la troisième tension harmonique est la même sur les deux fils, de sorte que votre charge ne voit rien. (Cependant, vous verrez la troisième harmonique de n'importe quelle phase à la masse.). Puisqu'un transformateur triphasé ne se connecte qu'entre phases, il ne peut pas recevoir de troisième puissance harmonique. Ce blocage s'applique à toute harmonique 3n. Cela ne se produit que dans la transmission de puissance triphasée, jamais lorsqu'une seule ligne de signal est connectée à une charge.