Искажающая электрическая мощность переменного тока в простейшей цепи с диодом

Abstract

Развитие электроэнергетики сопровождается увеличением количества потребителей, имеющих в своем составе нагрузки с нелинейными характеристиками. Возникающая проблема искажения электрической энергии при работе указанных потребителей частично решается применением средств повышения качества электрической энергии. Увеличение доли малых генерирующих установок, размещаемых в узлах потребителей, усугубляет взаимодействие нелинейных нагрузок, образуя дополнительные параллельные потоки электрической энергии. Искаженная электрическая энергия не является учетным показателем. Существующие взгляды на искажающую мощность поддаются критике. В известных работах обоснованы предложения по оценке мощности с использованием ее квадратичной нормы и квадратичных норм ее компонент. Для анализа процессов формирования компонент электрической мощности рассмотрена схема простейшей цепи, содержащая последовательно соединенные источник электродвижущей силы, резисторы и диод, с условным разделением схемы на источник и потребитель. Используя выражения тока и напряжения как периодических функций, представленных посредством тригонометрической формы рядов Фурье, выполнен анализ формирования мощности каждого элемента схемы. Разделены компоненты мощности с использованием известного взаимодействия гармонических составляющих тока и напряжения различного порядка. Для элементов схемы выделены компоненты мощности, образованные гармониками тока и напряжения одного порядка, компоненты мощности, образованные гармониками тока и напряжения разного порядка, в которых, в свою очередь, выделены компоненты мощности, имеющие такой же порядок, как и первые. Предложено мощность, образованную действием последней группы, отнести к искажающей мощности, а ее действие учитывать соответствующей квадратичной нормой. С использованием указанного распределения компонент мощности выполнен численный расчет. Временными диаграммами проиллюстрирован процесс взаимодействия компонент мощности, что в случае диода приводит к отсутствию изменений мощности во времени.