谐波是怎么产生的

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2022-12-07 · 超过193用户采纳过TA的回答
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谐波来自于三个方面:发电设备产生的谐波;输配电系统产生的谐波;供电系统的电气设备(如变频器、电炉等)等产生的谐波。其中以供电系统的电气设备产生的谐波居多,具体如下:

1、家用电器:电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等,因具有调压整流装置,会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中,因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小,但数量巨大,也是谐波的主要来源之一。

2、晶闸管整流设备:由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。

3、变频装置:变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成份很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的使用的增多,对电网造成的谐波也越来越多。

4、电弧炉、电石炉:由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2~7次的谐波,平均可达基波的8%~20%,最大可达45%。

5、气体放电类电光源:荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性,可知其非线性十分严重,有的还含有负的伏安特性,它们会给电网造成奇次谐波电流。

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谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量,一般是指对周期性的非正弦电量进行傅立叶级数分解,除了基波频率的电量,其余大于基波频率的电流产生的电量,称为谐波。谐波次数是谐波频率与基波频率(n=fn/f1)的比值。

电力系统中存在大量非线性负荷:大规模电力电子应用装置(节能装置、变频设备等)、大功率的电力拖动设备、直流输出装置、电化工业设备(化工、冶金企业的整流)、电气化铁道、炼钢电弧炉(交、直流)、轧机、提升机、电石炉、感应加热炉及其他非线性负荷。另外,还存在很多快速变化的冲击性负荷:如大型马达和马达群组、高层大楼的高速电梯、大型娱乐场的电飞车、汽车制造厂的电焊机、高速铁路、高速磁悬浮列车和地铁、港口的起重机及其他快速变化负荷。

含有非线性、冲击性负荷的新型电力设备在实现功率控制和处理的同时,都不可避免地产生非正弦波形电流,向电网注入谐波电流,使公共连接点(PCC)的电压波形严重畸变,负荷波动性和冲击性导致电压波动、瞬时脉冲等各种电能质量干扰。有资料分析显示,发达国家 50%以上的负荷要通过电子装置供电,我国目前 30%左右的负荷经过各类功率变换后供用户使用,随着人们节能意识及环保意识的增强,该类负荷在我国将会迅速增加。随着这些非线性、冲击性负荷的大量使用,电能质量问题将会变得更加突出,对电网运行、敏感电气设备的影响和危害将更加明显,电力事故发生的可能性将逐步表现为由电能质量不合格所引起。

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