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谐波

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  • 颁布功夫:2013/9/18 15:57:34
  • 作者:hb?_yinhe

谐波有关界说

  谐波的英文为:harmonic,, ,,,,,,

  《GB/T2900.1-2008 电工术语 根基术语》对谐波的界说是:

  周期量的嘎凤叶级数式中阶次大于1的分量。。。。。。。 。

  凭据傅立叶等人提出的谐波分析步骤——嘎凤叶变换,, ,,,,,,满足Dirichlet前提的、以T为周期的周期函数f(t),, ,,,,,,在陆续点处,, ,,,,,,能够发展为常数与一组拥有共同周期的正弦函数和余弦函数之和,, ,,,,,,并可用下述三角函数的线性组合来暗示:

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  上式称为f(t)的嘎凤叶级数,, ,,,,,,其中,, ,,,,,,ω=2π/T。。。。。。。 。

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  n为整数,, ,,,,,,n≥0。。。。。。。 。

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  n为整数,, ,,,,,,n≥1。。。。。。。 。

  在间断点处,, ,,,,,,下式成立:

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  a0/2为信号f(t)的直流分量。。。。。。。 。

  令

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  c1为基波幅值,, ,,,,,,cn为n次谐波的幅值。。。。。。。 。c1有时也称一次谐波的幅值。。。。。。。 。a0/2有时也称0次谐波的幅值。。。。。。。 。

  谐波的频率蹬宗基波的频率的整数倍,, ,,,,,,基波频率3倍的波称之为三次谐波,, ,,,,,,基波频率5倍的波称之为五次谐波,, ,,,,,,以此类推。。。。。。。 。不论几次谐波,, ,,,,,,他们都是正弦波。。。。。。。 。

  选取嘎凤叶变换,, ,,,,,,方波能够分化为基波和3、5、7、11、13……次谐波的组合,, ,,,,,,n次谐波含量是基波的1/n。。。。。。。 。

  下图形象的再现了通过基波、3、5、7次谐波合成近似方波的过程。。。。。。。 。

  谐波组成方波的动画演示

谐波组成方波的动画演示

谐波产生原因

  要理解谐波产生的原因,, ,,,,,,首先要理解什么才叫不含谐波? ??????

  在梦想的干净供电系统中,, ,,,,,,电压是纯正的正弦波的。。。。。。。 。衔接在电网上的线性负荷不变运行时,, ,,,,,,流过的电流是正弦波。。。。。。。 。衔接在电网上的非线性负荷中流过的电流长短正弦波。。。。。。。 。

01谐波电流产生原因

  只有不是单一频率的正弦波,, ,,,,,,就蕴含谐波。。。。。。。 。

  而单一频率的正弦波,, ,,,,,,频率和幅值都是恒定的。。。。。。。 ;;;;;谎灾,, ,,,,,,只有频率和幅值之一产生变动,, ,,,,,,就注明产生了谐波。。。。。。。 。

  最单一线性负荷的例子是白炽灯,, ,,,,,,由于白炽灯相当于一个电阻。。。。。。。 。白炽灯不变运行时,, ,,,,,,流过的电流是正弦波。。。。。。。 。但是,, ,,,,,,白炽灯关关时,, ,,,,,,流过的电流是零。。。。。。。 。也就是说白炽灯打开或关关的瞬间,, ,,,,,,电流产生了变动,, ,,,,,,产生了变动,, ,,,,,,就产生了谐波!

02谐波电压产生原因

  那么,, ,,,,,,谐波电压是若何产生的呢? ??????

  还以白炽灯为例,, ,,,,,,幼明在白炽灯下想书写字时,, ,,,,,,幼明的白炽灯流过正弦波电流,, ,,,,,,不产生谐波。。。。。。。 。但是,, ,,,,,,统一功夫,, ,,,,,,有千千万万的白炽灯在开启或关关,, ,,,,,,这些白炽灯产生了谐波电流。。。。。。。 。若是这些白炽灯和幼明的白炽灯衔接在统一个电网。。。。。。。 。由于供电线路有阻抗,, ,,,,,,这些白炽灯产生的谐波电流流经供电线路时,, ,,,,,,会产生谐波电压降,, ,,,,,,谐波电压降叠加在原先的正弦波电压上,, ,,,,,,使电网的电压产生谐波,, ,,,,,,此刻,, ,,,,,,给幼明的白炽灯供电的电网也有谐波了!这就是电网谐波电压产生的原因!

  谐波电流是因、谐波电压是果,, ,,,,,,谐波电压通过传染电网,, ,,,,,,对电网上的设备产生各类影响微风险!

  当然,, ,,,,,,白炽灯开启或关关对电网的谐波影响是比力幼的。。。。。。。 。但是,, ,,,,,,某些大功率冲击负荷,, ,,,,,,如电弧炼钢炉、轧钢机等,, ,,,,,,通常出现最大负荷的功夫很短,, ,,,,,,但其峰值可能是其均匀负荷的数倍或数十倍。。。。。。。 。冲击负荷冲击瞬间,, ,,,,,,会产生较大的谐波,, ,,,,,,而大量冲击负荷的运行,, ,,,,,,会产生持续的谐波。。。。。。。 。

  就持续影响而言,, ,,,,,,大功率非线性设备是重要的谐波源。。。。。。。 。变频器、整流电源等运行时产生较大的谐波电流,, ,,,,,,谐波电流与整流脉冲数有关。。。。。。。 。N脉冲整流会产生Nk+1次的谐波,, ,,,,,,就是说:6脉冲整流会产生6k±1次的谐波,, ,,,,,,谐波序列为5、7、11、13……,, ,,,,,,12脉冲整流会产生12k±1次的谐波,, ,,,,,,谐波序列为11、13、23、25……

  若是如果互换侧电抗为零,, ,,,,,,直流电感无限大的梦想情况,, ,,,,,,这时M次谐波电流的理论相对值为1/M,, ,,,,,,就是说11次谐波的理论值是1/11,, ,,,,,,约9%。。。。。。。 。

  若是没有装置输入电抗器,, ,,,,,,12脉整流的重要谐波为11、13、17、19次,, ,,,,,,总谐波含量约15%。。。。。。。 。

  6脉整流输入电流蕴含6N±1次谐波,, ,,,,,,重要为5、7、11、13次,, ,,,,,,5次谐波约20%,, ,,,,,,7次约14%、11次约9%,, ,,,,,,13次约8%。。。。。。。 。总谐波含量约30%。。。。。。。 。

  大功率的或数量繁多的非线性设备和冲击负荷,, ,,,,,,是重要的谐波源。。。。。。。 。

谐波分类

  谐波频率是基波频率的整倍数,, ,,,,,,法国数学家傅立叶证明,, ,,,,,,任何沉复的波形都能够分化为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。。。。。。。 。

  谐波含量及波形

波形及谐波含量

  凭据谐波频率的分歧,, ,,,,,,能够分为:

01偶次谐波

  额定频率为基波频率偶数倍的谐波,, ,,,,,,被称为“偶次谐波”,, ,,,,,,如2、4、6、8次谐波。。。。。。。 。

02奇次谐波

  额定频率为基波频率奇数倍的谐波,, ,,,,,,被称为“奇次谐波”,, ,,,,,,如3、5、7次谐波

  通常地讲,, ,,,,,,奇次谐波引起的风险比偶次谐波更多更大。。。。。。。 。

  在平衡的三相系统中,, ,,,,,,由于对称关系,, ,,,,,,偶次谐波已经被解除了,, ,,,,,,奇次谐波占主导职位。。。。。。。 。对于三相整流负载,, ,,,,,,出现的谐波电流是6n±1次谐波,, ,,,,,,例如5、7、11、13、17、19等。。。。。。。 。六脉整流的三相变频器重要产生5、7次谐波。。。。。。。 。

03分数次谐波

  倒佚弦波分量的频率是原互换信号的频率的非整数倍时,, ,,,,,,称为分数次谐波,, ,,,,,,当分数大于1时称为间谐波,, ,,,,,,当分数幼于1时,, ,,,,,,也称次谐波。。。。。。。 。

  严格讲,, ,,,,,,基于嘎凤叶变换的谐波分析步骤中,, ,,,,,,不存在分数次谐波。。。。。。。 。关于分数次谐波与嘎凤叶变换的关系,, ,,,,,,请参考”光伏发电站谐波及间谐波有关概想详解“。。。。。。。 。

谐波风险

  梦想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及划定的电压幅值。。。。。。。 。谐波电流的出现,, ,,,,,,会在分歧水平上产生谐波电压,, ,,,,,,对公用电网是一种传染,, ,,,,,,它使用电设备所处的环境恶化,, ,,,,,,也对周围的其它设备产生滋扰。。。。。。。 。

  在电力电子设备宽泛利用以前,, ,,,,,,人们对谐波及其风险就进行过一些钻研,, ,,,,,,并有肯定意识,, ,,,,,,但没有对谐波传染引起足够的器沉。。。。。。。 。
  二十世纪八十年代之后,, ,,,,,,各类电力电子装置的迅速发展使得公用电网的谐波传染日趋严沉,, ,,,,,,由谐波引起的各类故障和变乱也不休产生,, ,,,,,,谐波风险的严沉性引起人们高度的关注。。。。。。。 。
  谐波对公用电网和其它系统的风险大体有以下几个方面:

01加大企业的电力运行成本

  谐波降低了供电线路的功率因数,, ,,,,,,增大了电力运行成本。。。。。。。 。

02降低了供电的靠得住性

  谐波电压在很多情况下能使正弦波变得更尖,, ,,,,,,不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增长,, ,,,,,,并且使绝缘资料接受的电应力增大。。。。。。。 。谐波电流能使变压器的铜耗增长,, ,,,,,,所以变压器在严沉的谐波负荷下将产生部门过热,, ,,,,,,噪声增大,, ,,,,,,从而加快绝月废化,, ,,,,,,大大缩短了变压器、电动机的使用寿命,, ,,,,,,降低供电靠得住性,, ,,,,,,极有可能在出产过程中造成断电的严沉后果。。。。。。。 。

03引发供电变乱的产生

  电网中含有大量的谐波源以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷,, ,,,,,,这些电气设备处于时时的改观之中,, ,,,,,,极易组成串联或并联的谐振前提。。。。。。。 。当电网参数共同不利时,, ,,,,,,在肯定的频率下,, ,,,,,,形成谐波振荡,, ,,,,,,产生过电压或过电流,, ,,,,,,危及电力系统的安全运行,, ,,,,,,如不加以治理极易引发输配电变乱的产生。。。。。。。 。

04导致设备无法正常工作

  对旋转的发电机、电动机,, ,,,,,,由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁芯中产生附加损耗,, ,,,,,,从而降低发输电及用电设备的效能,, ,,,,,,更为严沉的是谐波振荡容易使汽轮发电机产生震荡力矩,, ,,,,,,可能引起机械共振,, ,,,,,,造成汽轮机叶片扭曲及产生委顿循环,, ,,,,,,导致设备无法正常工作。。。。。。。 。

05引发恶性变乱

  继电;;;;;ぷ远爸枚杂诒U系缤陌踩诵杏涤屑瘸烈淖饔谩!。。。。。 。但是,, ,,,,,,由于谐波的大量存在,, ,,,,,,易使电网的各类;;;;;ぜ白远爸貌蠖蚓芏,, ,,,,,,出格在宽泛利用的微机;;;;;ぁ⒆酆献远缱爸弥胁⑼蛊,, ,,,,,,引起区域(厂内)电网瓦解,, ,,,,,,造成大面积停电等恶性变乱。。。。。。。 。

06导致线路短路

  大部门丈量仪表和计量装置针对正弦波电压、电流设计,, ,,,,,,电网谐波将使这类丈量仪表、计量装置产生冈蹲泱差,, ,,,,,,达不到正确批示及计量。。。。。。。 。断路器分断谐波含量较高的电流时,, ,,,,,,分断能力将大大降低,, ,,,,,,可能造成电弧沉燃,, ,,,,,,产生短路,, ,,,,,,甚至断路器爆炸。。。。。。。 。

07降低产品质量

  谐波增大了电机等设备运行的振动,, ,,,,,,使出产误差加大,, ,,,,,,降低产品的加工精度,, ,,,,,,降低产品质量。。。。。。。 。

08影响通讯系统的正常工作

  当输电线路与通讯线路平行或相距较近时,, ,,,,,,由于两者之间存在静电感应和电磁感应,, ,,,,,,形成电场耦合和磁场耦合,, ,,,,,,谐波将在通讯系统内产生音频滋扰,, ,,,,,,从而降低信号的传输质量,, ,,,,,,粉碎信号的正常传输,, ,,,,,,不仅影响通话的清澈度,, ,,,,,,严沉时将威胁通讯设备及人身安全。。。。。。。 。

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