Измерение КПД AC/DC преобразователя

[parovoZZ]

Ну всё, пацаны, в споре родилась истина.
Утверждение

ИИП не порождает никакой реактивной энергии.

считаю не корректным. Реактивный ток порождается высшими нечётными гармониками.
За сим из спора выхожу.

[mtit]

А если не верите - возьмите и скомпенсируйте эту "реактивку" от импульсных блоков питания компенсатором косинуса фи, емкостным, промышленным, вот как здесь описывается.

https://profsector.com/publication/1...noy-moshhnosti

Учет воздействия гармоник

В зависимости от амплитуды гармоник в электросети применяются различные конфигурации устройств КРМ:

- Стандартные конденсаторы: при отсутствии значительных нелинейных нагрузок.
- Конденсаторы увеличенного номинала: при наличии незначительных нелинейных нагрузок. Номинальный ток конденсаторов должен быть увеличен, чтобы они могли выдерживать циркуляцию токов гармоник.
- Конденсаторы увеличенного номинала с антирезонансными дросселями применяются при наличии многочисленных нелинейных нагрузок. Дроссели необходимы для подавления циркуляции токов гармоник и предотвращения резонанса.
- Фильтры высших гармоник: в сетях с преобладанием нелинейных нагрузок, где требуется подавление гармоник. Обычно фильтры конструируются для конкретной электроустановки, исходя из результатов измерений на месте и компьютерной модели электросети.

Имеем: трансформаторную подстанцию, которая выдаёт напряжение в виде чистого синуса. Имеем компенсационную установку, которая (кроме компенсации реактивной мощности) должна ещё и гармоники на себя замыкать. Откуда берутся гармоники, если в питающем напряжении их нет? Очевидно, их генерирует нагрузка. И, с генерированные нагрузкой, они циркулируют либо до подстанции, либо до компенсационной установки.
Т.е. по эти гармоники - не что иное, как "энергия, не потреблённая нагрузкой, которая возвращается в источник". Т.е. - и это тоже реактивная энергия. Только - это более объемлющее описание. Не частный случай (синус тока сдвинут по фазе).
И, да, попытаться это представить - голову сломаешь: одни гармоники вносят вклад с положительным коэффициентом, другие с отрицательным (запаздывание, опережение), в сумме вполне даже ноль может получиться. Так что гармоники в реальных измерительных приборах (по моему предположению - ни в одном) для измерения реактивной мощности не обсчитывают.

[gbdj]

Реактивный ток порождается высшими нечётными гармониками.
За сим из спора выхожу.

Реактивный ток всеми высшими гармониками порождается.
Четные гармоники часто идут в комплекте с постоянным током, так как они означают асимметрию кривой силы тока относительно центральной линии.

[mikaleus]

гармоники в реальных измерительных приборах (по моему предположению - ни в одном) для измерения реактивной мощности не обсчитывают.

Обсчитывают... Иногда обвешивают... покупателей электроэнергии, хотя чаще всего поставщиков.
Реактивная мощность и мощность высших гармоник это разные составляющие потребления.
Реактивная энергия - это то, что необязательно может вернуться в нагрузку - просто может «мешать» потреблять активную мощность.
Для измерения реактивной энергии используют в основном два метода:
1. Q=sqrt(S²-P²) - разность квадратов полной и активной мощностей. Метод прост, но даёт погрешность даже при чисто синусоидальном сигнале и близких значениях S и P. Кроме того, учёт знака реактивной мощности требует дополнительно отдельного анализа условия (отставания или опережения фазы тока по отношению к фазе напряжения). Также в полной мощности скрывается и мощность высших гармоник.
2. Сдвиг на четверть периода основной гармоники сигналов тока по отношению к напряжению (отсчётов сигналов в настоящее время, хотя раньше были и аналоговые устройства, которые сдвигали сигналы тока). При этом, учёт ведётся обычно по всей полосе измеряемого сигнала. Сейчас это 4 кГц, чуть ранее было только 2 кГц. Сейчас чаще всего сдвиг происходит на время четверть периода, который вычисляется. Но при этом высшие гармоники, разумеется, будут учитываться с разными знаками.
3. Стали появляться приборы, которые раскладывают сигналы напряжения и тока в ряд Фурье (БПФ) и уже по каждой составляющей измеряют активную и реактивную мощность (соответственно, и энергию).
4. Древний и сейчас экзотический метод измерения реактивной мощности. Делалось на индукционных трёфазных счётчиках. Счётчик подключался катушками по напряжению на линейные напряжения, а токовые катушки были от противоположных фазных токов. Получалось, что фазный ток (например фазы А) имел 90° сдвиг по отношению к линейному напряжению В-С... и для других фаз соответственно. В результате при активной нагрузке диск не крутился... Но это антиквариат

[Ан-162]

И, с генерированные нагрузкой, они циркулируют либо до подстанции, либо до компенсационной установки.
Т.е. по эти гармоники - не что иное, как "энергия, не потреблённая нагрузкой, которая возвращается в источник". Т.е. - и это тоже реактивная энергия.

Никто никуда не циркулирует, если в нагрузке мостик и кондер, и нет емкостей и индуктивностей до них.
Просто искажается форма тока.
Конечно, это значит, что присутствуют гармоники в этом токе.
Но это вовсе не значит, что какие-то из этих гармоник текут в какие-то моменты в обратном направлении, отдавая энергию в сеть. Именно это называется циркуляцией энергии, и имеет место только при наличии реактивностей в нагрузке - конденсаторов и/или индуктивностей.
Составляющие гармоник всегда меньше основной гармоники по амплитуде, поэтому складываясь с основной гармоникой, могут лишь уменьшать в какие-то моменты результирующий ток (в пределе - до нуля) но никак не изменять его направление, для создания циркуляции энергии.
Посмотрите сами:
http://bgrawi.com/Fourier-Visualizations/

[bordodynov]

Посмотрите мои эксперименты:
https://kazus.ru/forums/showthread.p...13392&page=192
#1919
Я разложил в ряд Фурье входной ток. В выведенной таблице вы можете видеть амплитуду и фазы. Так же я сделал быстрое преобразование Фурье и вы можете визуально сравнивать действующие значения гармоник. Так же я вычел первую гармонику из всего тока. Почему то в полученном сигнале осталась составляющая 50 Гц.

[parovoZZ]

Посмотрите сами:
http://bgrawi.com/Fourier-Visualizations/

Реактивный ток - это такой ток, который не переносит энергию от источника к потребителю. Если посмотреть на вышеприведённую иллюстрацию, то запросто можно найти моменты, в которых гармоники тока не совпадают по фазе с напряжением. Вот именно в эти моменты времени гармоники тока и являются реактивными. Я пока сам не нарисовал, не разобрался.
К слову, этот ток не забывает греть сеть, а также греет омическое (не активное!) сопротивление потребителя. Для сети это означает снижение её пропускной способности, для потребителя - снижение КПД установки. В обоих случаях реактивная энергия переходит в активную.

[gbdj]

Обсчитывают... Иногда обвешивают... покупателей электроэнергии, хотя чаще всего поставщиков.

Это не так. Это покупателей обсчитывают.
Есть оказывается ГОСТ 30207 на электронные счетчики, в нем сказано, что третья гармоника величиной 10% может вызывать дополнительную погрешность в 0.6%, при этом там сноска есть, что форма напряжения должна отклоняется менее чем на 1%.

То есть эти счетчики с трудом считают уже третью гармонику силы тока, а с напряжением, вообще, туго.

[mikaleus]

омическое (не активное!) сопротивление потребителя

Омическое сопротивление это и есть активное сопротивление. Всё что греет потребителя (т.е. находится после счётчика) учитывается этим самым счётчиком, как активная энергия.

Реактивный ток - это такой ток, который не переносит энергию от источника к потребителю.

Да это правда.

этот ток не забывает греть сеть,

это одна из главных проблем.

оказывается ГОСТ 30207 на электронные счетчики, в нем сказано, что третья гармоника величиной 10% может вызывать дополнительную погрешность в 0.6%, при этом там сноска есть, что форма напряжения должна отклоняется менее чем на 1%.

Нормирование ГОСТ 30207 на требования к форме напряжения при наличии тока третьей гармоники 10% вызвано тем, чтобы исключить влияние третьей гармоники напряжения на активную мощность для тока на учёт по току первой гармоники. А также фактически указывает требования к максимальному амплитудному значению тока (чтобы не было ограничения). Т.е. максимальное значение тока будет больше чем Imax*1.414 на величину 10% от амплитудного значения. При разных начальных фазах первой и третьей гармоники это может иметь место.

эти счетчики с трудом считают уже третью гармонику силы тока, а с напряжением, вообще, туго

В настоящее время практически все электронные счётчики отлично справляются с учётом электроэнергии при наличии высших гармоник до 40... (т.е. не выходят за класс). И наличие третье гармоники по напряжению или току не проблема для учёта.

[parovoZZ]

Омическое сопротивление это и есть активное сопротивление.

Нет. Это только для постоянного тока так. Омическое сопротивление - это физическое свойство проводника. Активное сопротивление содержит в себе омическое. Но также содержит в себе затраты на преобразование электрической энергии в другие виды и преобразованную энергию. Чтобы понять разность между ними, достаточно вычислить активное сопротивление через активную мощность, а затем измерить тестером омическое сопротивление. Даже с поправками на СКИН эффект, разница будет существенна.