carga no lineal (rectificador) y factor de potencia

Question

He leído que el factor de potencia muestra cuánto es la potencia aparente, que circula entre las líneas de potencia y la carga y no hace nada, pero se calienta líneas de transmisión y transformadores en ellos. Dicen que esto es debido a la corriente que se fuera de fase con el voltaje. En particular, los flujos de potencia de la carga cuando el voltaje es positivo, pero la corriente es negativa.

También, veo que el diodo rectificador lleva a cabo sólo en los momentos de máxima tensión, cuando el voltaje de entrada mismo supera la tensión de carga (rectificadores tienen un condensador de salida = voltaje de carga). Así, toda la energía se consume durante estas ráfagas cortas. He leído un artículo que decía que la gente no entiende nada y todo el problema no es el factor de potencia, pero estas ráfagas de sobrecarga de los transformadores en las líneas de alimentación (no está permitido hacer grandes corrientes en los transformadores debido a peligro de pérdida de la magnetización). Pero, cuando se consume todo el poder durante muy pequeña fracción de la sinusoidal, la enorme corriente que pasa. Obviamente, la corriente es proporcional a la tensión como en la referencia (resistencia) de carga con factor de potencia de 1. Pero, yo no veo ningún poder negativo aquí! El rectificador se opone a lo positivo de la tensión de entrada y la negativa actual. Todos en la actualidad es positivo bajo pico de voltaje positivo. Así que, ¿cómo es que la carga no lineal producir la potencia aparente?

En otras palabras, la Wikipedia dice http://en.wikipedia.org/wiki/Switched-mode_power_supply#Power_factor

Sencilla conmutación de fuentes de alimentación de modo de incorporar un simple rectificador de onda completa conectado a un gran almacenar la energía en el condensador. Tal SMPSs la corriente de la línea de corriente ALTERNA en pulsos cortos cuando la red de alimentación instantáneo de tensión excede el voltaje a través de este condensador. Durante la parte restante de la CA del ciclo el condensador proporciona energía a la fuente de alimentación.

Como resultado, la corriente de entrada básicos de conmutación de fuentes de alimentación de modo tiene un alto contenido de armónicos y relativamente de bajo factor de potencia.

¿Cómo llegan a la conclusión de que el contenido de armónicos que produce el bajo factor de potencia? Donde la potencia aparente proviene de?

Entiendo que la corriente de armónicos (componentes de frecuencia), lo que significa que oscila adelante y atrás, mientras que el voltaje se mantiene de una sola polaridad. Puede ser que estas oscilaciones de alta frecuencia de la corriente producir la potencia aparente. Sin embargo, el flujo neto es positivo, el actual todavía fluye sólo en una dirección, correspondiente a la polaridad de la tensión y las oscilaciones de no hacer lo que fluye en dirección opuesta a causa de la potencia aparente.

Answer 1

El punto parece ser que falta es que no requiere de la transferencia de poder desde el dispositivo de nuevo a la línea de alimentación durante una parte del ciclo de energía a menos de un factor de potencia.

Hay varias maneras de mirar lo que el factor de potencia es realmente, a pesar de que todos salen de la misma matemáticamente. Una forma es la relación de la potencia real entregada para el producto en relación a los RMS de voltaje y corriente. Si la corriente es sinusoidal (vamos a considerar el voltaje siempre una condición sine en este caso, ya que la línea de alimentación tiene baja impedancia), entonces usted tiene un factor de potencia cuando está en fase con la tensión, y de 0 al 90 grados fuera de fase. En el caso de un seno, la energía tiene que fluir de vuelta a la línea durante la parte del ciclo tienen menos de factor de potencia de unidad.

Sin embargo, hay muchas otras formas de onda son posibles. Usted puede tener la actual, que es siempre positivo o 0 cuando el voltaje es positivo o 0 o negativo cuando el voltaje es negativo, pero que no es una condición sine. Las puntas de mencionar causado por una onda completa con puente son un buen ejemplo. El poder nunca fluye de nuevo a la línea de alimentación, pero sin embargo, el factor de potencia es menor que 1. ¿Algunos ejemplos y calcular la corriente RMS dibujado por una onda completa con puente. Usted verá que el total real de la alimentación de la línea de alimentación es menor que la corriente RMS de veces la potencia de la tensión de línea (de nuevo, estamos suponiendo que la alimentación de tensión de la línea es siempre una condición sine).

Otra manera de pensar en esto es que las pérdidas en la transmisión del sistema es proporcional al cuadrado de la corriente. El de onda completa con puente atrae a sus actuales en el corto picos de alta magnitud. Debido a que el cuadrado de la naturaleza de las pérdidas, esto es peor que el mismo promedio de la corriente más extendido. Yo se que las matemáticas, te das cuenta de que la forma de minimizar el promedio del cuadrado de la corriente es hacer que la corriente de una senoidal en fase con el voltaje. Esa es la única manera de lograr la unidad de alimentación de amplitud.

Sin embargo, otra manera de ver esto, que usted se refirió, es pensar en la expansión de Fourier de la corriente. Estamos asumiendo algunas de las actuales formas de onda que se repite en cada línea de alimentación de ciclo, por lo que tiene una serie de Fourier. Cualquier repetición de la forma de onda se puede expresar como una suma de una serie de ondas sinusoidales en la línea de alimentación de frecuencia y positivos múltiplos enteros de la misma. Por ejemplo, con una potencia de 60 Hz, la forma de onda es una suma de senos a 60 Hz, 120 Hz, 180 Hz, 240 Hz, etc. La única pregunta es ¿cuál es la amplitud y la fase de cambio de cada uno de estos armónicos son. Debería ser obvio que sólo la fundamental (60 Hz componente en este ejemplo) es capaz de dibujar cualquier potencia neta de la línea de alimentación, y que sólo en la medida en que está en fase con el voltaje. Dado que todos los componentes son de sines, cada uno obtendrá la energía durante una parte del ciclo y volver el mismo poder en otra parte del ciclo, excepto en la fase de la componente fundamental. Así que tu forma de mirar factor de potencia como el tener que poner el poder de la espalda durante una parte del ciclo es válido si se rompe la corriente de forma de onda en onda sinusoidal componentes. Sin embargo, es posible tener un conjunto de onda sinusoidal componentes que tomar y devolver el poder a la línea de energía en diferentes momentos, tales que la red de todos los componentes en cualquier momento uno es cero o positivo. El de onda completa con puente actual es un ejemplo de una forma de onda.