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谐波的发展由来

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谐波的发展由来

发布时间:2019-11-30 热度:

       大多数人没有意识到谐波已经存在很长时间了。除白炽灯泡外,今天的每个负载都会产生谐波。不幸的是,这些负载在其谐波含量和对由谐波引起的问题的响应方面变化。自第一台交流发电机于100多年前上线以来,电气系统就经历了谐波。当时的谐波很小,没有有害影响。谐波:它在1980年代初成为流行语,使许多人重新考虑建筑物布线系统的有效性。但是,许多人仍然认为该概念是一个相对较新的现象。但是,谐波早在80年代初就已经存在:相关的问题存在于电气世界中,早在1930年代首次使用晶体管管时就已存在。除了接地以外,许多谐波被视为当今电能质量行业最关注的问题之一。在本期中,我们将讨论谐波的基本原理及其在房屋布线系统中可能引起的问题。

谐波

基本概念
       纯正弦电压是由理想的交流发电机产生的概念量,交流发电机由精细分布的定子和励磁绕组组成,并在均匀磁场中工作。由于在工作的交流电机中绕组分布和磁场均不均匀,因此会产生电压波形失真,并且电压-时间关系会偏离纯正弦函数。生成时的失真非常小(大约1%到2%),但是仍然存在。因为这是与纯正弦波的偏差,所以偏差采用周期函数的形式,并且根据定义,电压失真包含谐波。
       当将正弦电压施加到特定类型的负载时,负载汲取的电流与电压和阻抗成比例,并且遵循电压波形的包络线。这些负载称为线性负载(电压和电流彼此跟随而其纯正弦波没有任何失真的负载)。线性负载的示例是电阻加热器,白炽灯以及恒速感应和同步电动机。
       相反,某些负载会导致电流在每个半周期内随电压不成比例地变化。这些负载被分类为非线性负载,并且电流和电压具有非正弦波形,包含失真,从而50Hz波形叠加有许多其他波形,从而在正常的50Hz正弦波中产生多个频率。多个频率是基频的谐波。通常,电流失真会产生电压失真。但是,当存在一个刚性的正弦电压源时(当来自电源的阻抗路径很低时,该路径具有足够的容量,因此负载在其上将不会影响电压),因此无需担心电流畸变会产生电压扭曲。非线性负载的示例包括电池充电器,电子镇流器,变频驱动器和开关模式电源。当非线性电流流过设施的电气系统和配电传输线时,由于与电网相关的阻抗会产生额外的电压失真。因此,随着电力的产生,分配和利用,产生电压和电流波形失真。
       设计用于以基频运行的电源系统(在美国为60 Hz),在承受包含大量谐波频率成分的电压和电流时,容易导致操作不令人满意,有时还会出现故障。通常,电气设备的运行看似正常,但是在一定条件下,谐波的影响会增强,从而导致损坏。

 


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