
电源电路会引起这种电流波形的必要因素有二个:一是要有整流电路,二是整流后有大的滤波电容。整流电路中的二极管起着开关作用,当电源电压大于滤波电容两端的电压时,二极管导通,供电电源对电容充电并提供负载电流,其余时间二极管截止,负载依靠电容的贮能供电,表现在供电电源一侧的电流为零。如图(二)所示为一个简单的能产生D类波形的电路。峰值电流的大小与滤波电容和负载的大小有关。
实际上,图(二)所示的整流方法使得用电器具仅在电源瞬时电压处于峰值附近,电源瞬时电压超过电容两端电压时才从电网汲取电流,这就形成了在电源电压峰值附近,与电压周期相同的高峰值充电电流脉冲。这种电源电路在电网中引起了较高的电流谐波,并使得功率因数降低。功率因素通常在0.5左右,这样视在功率比实际功率大得多。
图(二)简单的能产生D类电流波形的电路
三、非正弦波形的功率消耗 对于电压和电流波形为正弦波,假如功率因素为cos(φ),则瞬时功率p(t)和平均功率p由下式计算得出:
对于非正弦电压、电流波形利用傅立叶变换可将瞬时电压和电流波形表达成各种谐波分量的和:
式中V(t)和I(t)为电压电流的瞬时值, 为电压和电流的有效值, 为电压和电流的相位。所以实际功率可以表达为基波的实际功率 和谐波的实际功率 之和 。这里 和 , 。所以非正弦波信号的功率由基波信号的功率和各次谐波信号的功率和组成,由上述公式可以看出只有谐波的电压、电流均存在的情况下,谐波的功率才不为零。在谐波测试系统中,由于测试功率源为纯净的电压源,在这种条件下用电能表测得的实际消耗功率仅是基波的功率。
湝波电流的大小可用均方根值来表示: ,基波的功率除以均方根电流与电压的乘积可得到非正弦电流情况下的功率因素PF。所以由谐波电流引起的功率因数降低并不是由电压、电流相位差引起的而是由于电流波形的畸变引起的。