谐波的发展由来

发布时间：2022-11-30 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。

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。