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用电设备谐波的产生有什么危害?

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2016-03-29 18:02:00

 谐波的产生与危害

1, 谐波基本概念

周期性非正弦波可以利用傅立叶级数分解为基波和谐波两部分:基波f1——指频率为F(中国为50Hz)的正弦波;谐波fn——指频率为F正整数倍的正弦波;谐波次数n——谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1)

 

基波与谐波

2, 谐波的形成

 

当正弦波电压施加在非线性负载上时,电流就畸变为非正弦波,非正弦波电流在电网阻抗上产生压降,会使电压波形也变为非正弦波。

 

3, 线性负载的特征

 

负载吸收的电流是与电压频率相同的正弦波电流,电流与电压之间可能存在着固定的相位差;欧姆定律定义了线性负载的电压与电流的比值为一个常数——负载的阻抗;电流和电压之间的关系是线性的。例如:白炽灯泡、电加热器、电阻、电动机、变压器等;这类负载中没有任何有源电子器件,只有电阻(R)、电感 (L) 和电容 (C)

 

4, 非线性负载的特征

 

负载吸收的电流为周期性的,但不是正弦波电流,电流中因含有谐波而造成波形失真;欧姆定律中定义的电压和电流之间的关系不再有效,因为负载的阻抗在一个周期内是变的,电流和电压之间的关系也不再是线性的了。

 

5, 不同负载产生的谐波

标准的正弦波形                                电流波形(变频器)

 

电流波形(日光灯)                                电流波形(电梯)

 

6, 谐波的产生

 

电源本身谐波由于发电机制造工艺的问题,致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波,因此,产生的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势,即所产生的电流稍偏离正弦电流。当然,几个这样的电源并网时,总电源的电流也将偏离正弦波。

 

7, 由非线性负载所致谐波产生的另一个原因是由于非线性负载。

 

当电流流经线性负载时,负载上电流与施加电压呈线性关系;而电流流经非线性负载时,则负载上电流为非正弦电波,即产生了谐波。

 

8, 主要的非线性负载

 

 1.开关电源的高次谐波,它由五部分组成:一次整流、开关振荡回路、二次整流、负载和控制,这几个部分产生的噪声不完全一样;

2.变压器空载合闸涌流产生谐波 ;

3.单相电容器组开断时的瞬态过电压干扰;

4.UPS产生的谐波大功率UPS是通信电源系统中主要的谐波源,采用可控硅整流是UPS产生谐波的主要原因。

 

9, 谐波的危害

1.导致中性线电流过大,造成中性线发热甚至发生火灾;

2.加大线路损耗,使电力电缆过热、绝缘老化,电力电缆产生过负荷或过电压;

3.大大增加电网发生谐振的可能,谐振产生的过电压和过电流会引起更严重的事故;

4.变压器产生发热,损耗增加,同时降低变压器容量,谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度,谐波电流的存在增加了铜损。工程中需增大容量配置,增加变损费用和工程投资;

5.损害电网中的敏感用电设备;

6.使电容器过载发生,加速电容器老化和损毁;

7.对继电保护和自动控制装置产生干扰和造成误动作或拒动,造成区域性停电事故;

8.畸变电流在旋转电绕组中流通,使电机产生附加功率损耗而过热,降低空调工作效率,增加能耗,产生脉动转矩和噪声;

9.干扰发电机组的运行,增大机组的配置容量;

10.使计算机内的元件温度出现过热,使计算机及数据处理系统出现错误,严重甚至损害机器。

 

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