谐波
谐波是什么意思
谐波是什么意思引言：在日常生活中，我们常常会听到关于谐波的概念，无论是在物理学、音乐领域，还是在电力传输和振动分析等领域中，谐波都扮演着重要的角色。
但是，对于一般人来说，谐波究竟是什么意思？为了更好地理解和解答这个问题，本文将深入探讨谐波的定义、产生机制以及它在不同领域的应用。
一、谐波的定义和特点谐波是指一个波动现象中所包含的频率是基频（或基波）频率的整数倍。
通俗地说，谐波是原始波的倍频或倍数倍振荡，这种倍数关系使得谐波以一种特定的规律在时间和空间中重复出现。
在物理学中，谐波可以说明各种波动现象，例如机械波、电磁波和声波中的波动。
取绳波（或弦波）为例，当弦上产生一定频率的波动时，根据波动方程的解析解，可以得到多个频率的谐波（或泛音）。
每一个谐波都对应着不同的频率和振幅，它们共同构成了泛音序列。
二、谐波的产生机制谐波的产生通常是由于一些物理或者工程系统的非线性特性。
例如，当弹簧振子超过一定振幅时，会发生非线性变形，进而产生谐波。
同样，电力系统中的非线性负载、电力电子设备以及工业机械设备的启停等，都可能激发谐波的产生。
在音乐中，乐器演奏也会产生谐波，对应于不同谐波的能量分布会产生音色的差别。
例如，对于同一个乐器弹奏的不同音调，其基频是相同的，而谐波的存在则使得不同音调的音色有所区别。
三、谐波在不同领域的应用1. 物理学中的应用：谐波在物理学中具有广泛的应用，对于波动现象的研究非常重要。
谐波分析可以帮助我们了解波动系统的性质，从而优化设备的设计和性能。
同时，谐波的研究还有助于探索波动现象的规律和机制。
2. 电力工程中的应用：在电力系统中，谐波是电能传输和配电过程中的一项重要问题。
非线性负载、电力电子设备以及对称性破坏等都可能引起谐波污染，对电力设备和系统造成不良影响。
因此，谐波分析在电力工程中具有重要意义，可以帮助预防和解决谐波问题，保障电网的稳定运行。
3. 音乐领域中的应用：谐波在音乐领域中也扮演着重要的角色。
电力系统谐波基本原理
电力系统谐波基本原理一、谐波定义谐波是指一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。
在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经非线性负载时，负载不能吸收全部的基波能量，剩余的部分就会以高次谐波的形式释放出来。
二、谐波产生电力系统中的谐波主要来源于两方面：一方面是由于发电机和变压器等元件的非线性特性；另一方面是由于电力电子设备、整流器、逆变器等的大量应用。
这些设备在正常工作时会产生大量的谐波电流，注入到电力系统中，对电力系统造成影响。
三、谐波频率谐波的频率是基波频率的整数倍。
对于50Hz的基波频率，其产生的谐波主要为50Hz、100Hz、150Hz等。
对于400Hz的基波频率，其产生的谐波主要为400Hz、800Hz、1200Hz等。
四、谐波影响谐波对电力系统的影响是多方面的，主要表现在以下几个方面：1. 增加电力损耗：由于谐波的存在，会导致线损增加，特别是在高次谐波的场合下，线损会更加明显。
2. 影响设备正常运行：谐波会导致变压器、电动机等设备的效率降低，甚至引发设备故障。
3. 干扰通信系统：高次谐波会对通信线路产生干扰，影响通信质量。
4. 引发继电保护误动作：谐波会导致继电保护装置误动作，从而引发停电事故。
5. 影响电子设备：对于电子设备来说，谐波会影响其正常工作，导致设备性能下降。
五、谐波抑制为了减小谐波对电力系统的影响，需要采取相应的措施来抑制谐波的产生和传播。
常用的抑制谐波的方法包括：1. 改善供电系统设计：采用合适的变压器连接方式和合理的供电布局，降低系统中各元件的谐波产生量。
2. 增加无功补偿装置：通过在系统中增加无功补偿装置，可以提高系统的功率因数，减小谐波电流。
3. 采用滤波器：滤波器是抑制谐波的重要手段之一，可以通过滤波器将特定频率的谐波进行过滤。
4. 使用有源滤波器：有源滤波器能够主动产生与谐波大小相等、方向相反的电流，对系统中的谐波进行补偿，达到消除谐波的目的。
什么是谐波
什么是谐波当电网中的电压或电流波形不是理想的正弦波时，即说明其中含有频率高于50Hz的电压或电流成分，我们将频率高于50Hz的电流或电压成分称之为谐波。
当谐波频率为工频频率（50Hz）的整数倍时，我们将其称之为整数次谐波，这类谐波通常用次数来表示。
例如：将频率为工频频率5倍（250Hz）的谐波称之为5次谐波，将频率为工频频率7倍（350Hz）的谐波称之为7次谐波，依此类推。
当谐波频率不是工频频率的整数倍时，我们将其称之为分数谐波。
这类谐波通常直接使用谐波频率来表示。
例如：频率为1627Hz的谐波。
谐波产生的原因多种多样。
比较常见的有两类：第一类是由于非线性负荷而产生谐波，例如可控硅（晶闸管）整流器、开关电源等，这一类负荷产生的谐波频率均为工频频率的整数倍。
例如三相六脉波整流器所产生的主要是5次和7次谐波，而三相12脉波整流器所产生的主要是11次和13次谐波。
第二类是由于逆变负荷而产生谐波，例如中频炉、变频器，这一类负荷不仅产生整数次谐波，还产生频率为逆变频率2倍的分数谐波。
例如：使用三相六脉波整流器而工作频率为820Hz的中频炉则不仅产生5次和7次谐波，还产生频率为1640Hz的分数谐波。
谐波在电网诞生的同时就是存在的，因为发电机和变压器都会产生少量的谐波。
现在由于产生大量谐波的用电设备不断增加，并且电网中大量使用的并联电容器对谐波非常敏感甚至会产生谐波放大，使得谐波的影响越来越严重，从而逐渐引起人们的重视。
当电网中的谐波电流较大，以至于电压波形也产生畸变时，我们将其称之为电网被污染。
电网的污染程度用电压波形畸变率来表示，简称THDu。
按照国家标准GB/T14549—93《电能质量公用电网谐波》的规定：10KV电网的THDu应小于4%，400V电网的THDu应小于5%。
谐波与无功电流不同。
无功电流只影响电网的电压，并增加供电系统的铜损，通常不会影响用户，也不会影响计量精度。
而谐波的影响可以用“无孔不入”来形容。
谐波名词解释
谐波名词解释
谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。
谐波可以分为奇次谐波和偶次谐波，其中奇次谐波的危害相对较大。
谐波的产生主要源于电力系统中非线性设备的存在，这些设备会导致电流和电压之间的非线性关系，从而产生谐波。
谐波的存在会对电力系统的电能质量产生负面影响，例如导致电压畸变、设备过热、干扰通讯系统等。
因此，需要对电力系统中的谐波进行监测和管理，采取相应的措施来减少谐波的危害。
此外，在音频领域中，“谐波”一词通常用于描述一种声音的特性，指声音在频率、振幅和相位等方面的不规则变化。
例如，吉他手经常使用效果器来制造谐波失真的声音效果。
“谐波”一词在不同的领域有不同的含义，需要根据具体的语境来理解。
谐波是什么意思
谐波是什么意思什么是谐波当电网中的电压或电流波形非理想的正弦波时，即说明其中含有频率高于50Hz 的电压或电流成分，我们将频率高于50Hz 的电流或电压成分称之为谐波。
当谐波频率为工频频率的整数倍时，我们将其称之为整数次谐波，这类谐波通常用次数来表示。
例如：将频率为工频频率5 倍（250Hz）的谐波称之为5 次谐波，将频率为工频频率7 倍（350Hz）的谐波称之为7 次谐波，依此类推。
当谐波频率不是工频频率的整数倍时，我们将其称之为分数谐波。
这类谐波通常直接使用谐波频率来表示。
例如：频率为1627Hz 的谐波。
谐波产生的原因多种多样。
比较常见的有两类：第一类是由于非线性负荷而产生谐波，例如可控硅（晶闸管）整流器、开关电源等，这一类负荷产生的谐波频率均为工频频率的整数倍。
例如三相六脉波整流器所产生的主要是5 次和7 次谐波，而三相12 脉波整流器所产生的主要是11 次和13 次谐波。
第二类是由于逆变负荷而产生谐波，例如中频炉、变频器，这一类负荷不仅产生整数次谐波，还产生频率为逆变频率2 倍的分数谐波。
例如：使用三相六脉波整流器而工作频率为820Hz 的中频炉则不仅产生5 次和7 次谐波，还产生频率为1640Hz 的分数谐波。
谐波在电网诞生的同时就是存在的，因为发电机和变压器都会产生少量的谐波。
现在由于产生大量谐波的用电设备不断增加，并且电网中大量使用的并联电容器对谐波非常敏感甚至会产生谐波放大，使得谐波的影响越来越严重，从而逐渐引起人们的重视。
当电网中的谐波电流较大，以至于电压波形也产生畸变时，我们将其称之为电网被污染。
电网的污染程度用电压波形畸变率来表示，简称THDu。
按照国家标准GB/T14549—93《电能质量公用电网谐波》的规定：10KV 电网的THDu 应小于4%，400V 电网的THDu 应小于5%。
谐波与无功电流不同。
无功电流。
谐波知识
谐波1.定义：从严格的意义来讲，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里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的的意义已经变得与原意有些不符。
正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。
主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
2.谐波的产生在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。
在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。
用傅立叶分析原理，能够把非正弦曲线信号分解成基本部分和它的倍数。
在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。
由于半导体晶闸管的开关操作和二极管、半导体晶闸管的非线性特性，电力系统的某些设备如功率转换器比较大的背离正弦曲线波形。
谐波电流的产生是与功率转换器的脉冲数相关的。
6脉冲设备仅有5、7、11、13、17、19 …。
n倍于电网频率。
功率变换器的脉冲数越高，最低次的谐波分量的频率的次数就越高。
其他功率消耗装置，例如荧光灯的电子控制调节器产生大强度的3 次谐波( 150 赫兹)。
在供电网络阻抗( 电阻) 下这样的非正弦曲线电流导致一个非正弦曲线的电压降。
在供电网络阻抗下产生谐波电压的振幅等于相应谐波电流和对应于该电流频率的供电网络阻抗Z的乘积。
次数越高，谐波分量的振幅越低。
只要哪里有谐波源那里就有谐波产生。
也有可能，谐波分量通过供电网络到达用户网络。
例如，供电网络中一个用户工厂的运转可能被相邻的另一个用户设备产生的谐波所干扰。
3.产生谐波的设备类型所有的非线性负荷都能产生谐波电流，产生谐波的设备类型有：开关模式电源(SMPS)、电子荧光灯镇流器、调速传动装置、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备及某些家用电器如电视机等。
谐波
一．什么是谐波电力系统中除基本波(50/60Hz)外，任一周期性之讯号，皆称为谐波。
二．谐波的种类整数谐波:2nd、3rd、4th、偶次谐波:2nd、4th、6th奇次谐波:3rd、5th、7th非整数谐波:2.3th、5.6th、次级谐波:<1之谐波三．谐波产生的负荷非线性负荷的应用:变频器、整流器、UPS、荧光灯、计算机…………四．谐波的影响1）变压器对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散损增加，谐波电压则会增加铁损。
与纯正基本波运行的正弦电流和电压相较，谐波对变压器的整体影响是温升较高。
须注意的是; 这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降。
而当你为非线性负载选择正确的变压器额定容量时，应考虑足够的降载因子，以确保变压器温升在允许的范围内。
还应注意的是用户由于谐波所造成的额外损失将按所消耗的能量(仟瓦一小时)反应在电费上，而且谐波也会导致变压器噪声增加。
2）电力电缆在导体中非正弦波电流所产生的热量与俱有相同均方根值的纯正弦波电流相较，则非正弦波会有较高的热量。
该额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效应所引起的，而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。
这两种效应如同增加导体交流电阻，进而导致I2Rac损耗增加。
3）电动机与发电机谐波电流和电压对感应及同步电动机所造成的主要效应为在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。
这些额外损失将导致电动机效率降低，并影响转矩。
当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时，其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。
例如: 人造纤维纺织业和一些金属加工业。
对于旋转电机设备，与正弦磁化相比，谐波会增加噪音量。
像五次和七次这种谐波源，在发电机或电动机负载系统上，可产生六次谐波频率的机械振动。
机械振动是由振动的扭矩引起的，而扭矩的振动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成，如果机械谐振频率与电气励磁频率重合，会发生共振进而产生很高的机械应力，导致机械损坏的危险。
什么是谐波及谐波的危害
什么是谐波？谐波的危害一、谐波1. 何为谐波？在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解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。
谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。
谐波可以区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为l00Hz，3次谐波则是150Hz。
一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。
在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。
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，变频器主要产生5、7次谐波。
“谐波”一词起源于声学。
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。
国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
谐波研究的意义，道德是因为谐波的危害十分严重。
谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。
谐波的概念
谐波的概念谐波是物理学中一个重要的概念，它常常出现在机械振动、电磁波和量子力学等领域，具有很多有趣的性质和应用。
本文将从定义、特点、计算方法和应用等方面探讨谐波的概念。
一、定义谐波指的是振动或波动中频率与基波（最低频率）的整数倍相等的波。
例如，对于一个长度为L的弦，其基波频率为f1，第一个谐波频率为f2=2f1，第二个谐波频率为f3=3f1，依此类推。
二、特点谐波与基波的频率成整数倍关系，因此它们的周期也成整数倍关系。
谐波的波长也成整数倍关系，比基波的波长短，能量集中于特定的频率，具有单一频率的纯净波形。
此外，谐波的振幅也呈整数倍衰减，通常只有前几个谐波在实际应用中有用，并且前几个谐波的振幅比后面的谐波明显高。
三、计算方法谐波与基波的频率f1、f2、f3等等依次成整数倍关系，用公式f_n =nf1（n为整数）来表示。
对于弦、管道、电路等物理系统，其谐波频率有不同的计算公式。
例如，对于长度为L，拉紧系数为T，质量线密度为μ的弦，其第n个谐波频率为：f_n = n v / 2L，其中v=sqrt(T/μ)是弦的传播速度。
四、应用谐波在物理学、工程学和音乐学等领域有广泛的应用。
在物理学中，谐波是机械振动、电磁波和量子力学中重要的概念，可以用来解释共振、声学和光学等现象。
在工程学中，谐波分析是检测机器和结构的重要手段，可以有效地发现机器故障和结构缺陷。
在音乐学中，谐波分析可以帮助人们理解音乐的谱系和和声结构，为音乐教育和演奏提供重要的理论支持。
综上所述，谐波是物理学中的一个重要概念，具有很多有趣的性质和应用。
了解谐波的定义、特点、计算方法和应用，有助于我们更好地理解物理现象和工程问题，同时也为音乐学和艺术创作提供了有益的参考。
谐波的含义、产生的原因及危害
谐波的含义、产生的原因及危害一、谐波的含义频率为基波频率的整数倍的正弦波分量称为谐波。
由于谐波的频率是基波频率的整数倍，也常称它为高次谐波。
二、谐波产生的原因谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性，即所加的电压与产生的电流不成线性（正比）关系而造成的波形畸变。
当电力系统向非线性设备及负荷供电时，这些设备或负荷在传递（如变压器）、变换（如交直流转换器）、吸收（如电弧炉）系统发电机所供给的基波能量的同时，又把部分基波能量转换为谐波能量，向系统倒送大量的谐波，使电力系统的正弦波形畸变，电能质量降低。
三、谐波的危害1、变压器对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散损增加，谐波电压则会增加铁损。
与纯正基本波运行的正弦电流和电压相较，谐波对变压器的整体影响是温升较高。
须注意的是，这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降。
而当你为非线性负载选择正确的变压器额定容量时，应考虑足够的降载因数，以确保变压器温升在允许的范围内。
还应注意的是用户由于谐波所造成的额外损失将按所消耗的能量(千瓦小时)反应在电费上，而且谐波也会导致变压器噪声增加。
2、电力电缆在导体中非正弦波电流产生的热量与俱有相同均方根值的纯正弦波电流相较，则非正弦波有较高的热量。
该额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效应所引起的，而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。
这两种效应如同增加导体交流电阻，进而导致I2RAC损耗增加。
3、电动机与发电机谐波电流和电压对感应及同步电动机所造成的主要效应为在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。
这些额外损失将导致电动机效率降低，并影响转矩。
当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时，其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。
例如:造纸业、人造纤维纺织业、塑料薄膜行业和一些金属加工业。
对于旋转电机设备，与正弦磁化相比，谐波会增加噪音量。
像五次和七次这种谐波源，在发电机或电动机负载系统上，可产生六次谐波频率的机械振荡。
谐波知识
谐波知识一、谐波的定义谐波是指电压中所含有的频率为50HZ正弦基波的整数倍的电量，50HZ称为基波频率，大于基波频率3倍=150HZ的波称之为三次谐波，基波频率5倍250HZ 的波称之为五次谐波，以此类推。
不管几次谐波，他们都是正弦波。
一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
二、谐波的产生产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。
主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器、中频炉、电焊机等。
用傅立叶分析原理，能够把非正弦曲线信号分解成基本部分和它的倍数。
在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。
由于半导体晶闸管的开关操作和二极管、半导体晶闸管的非线性特性，电力系统的某些设备如功率转换器比较大的背离正弦曲线波形。
谐波电流的产生是与功率转换器的脉冲数相关的。
6脉冲设备仅有5、7、11、13、17、19 ….n倍于电网频率。
功率变换器的脉冲数越高，最低次的谐波分量的频率的次数就越高。
其他功率消耗装置，例如荧光灯的电子控制调节器产生大强度的3 次谐波( 150 赫兹)。
在供电网络阻抗( 电阻) 下这样的非正弦曲线电流导致一个非正弦曲线的电压降。
在供电网络阻抗下产生谐波电压的振幅等于相应谐波电流和对应于该电流频率的供电网络阻抗Z的乘积。
次数越高，谐波分量的振幅越低。
只要哪里有谐波源那里就有谐波产生。
也有可能，谐波分量通过供电网络到达用户网络。
例如，供电网络中一个用户工厂的运转可能被相邻的另一个用户设备产生的谐波所干扰。
三、谐波的来源谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
电能质量 谐波
电能质量谐波电能质量是指电力系统中电压、电流和频率等电参数的稳定性和纯净度。
电能质量问题可能导致电力系统的不稳定、电气设备的损坏，以及对生产过程和生活造成干扰。
谐波是电能质量问题中的一个重要方面，它指的是电流或电压中包含不同频率的正弦波成分，通常是原始频率的整数倍。
以下是有关电能质量中的谐波的一些关键信息：谐波的产生：谐波通常由非线性负载和电源中的非线性元件引起。
非线性元件如整流器、开关电源、变频器和电弧炉等，会在电流波形中引入额外的频率成分，形成谐波。
谐波的类型：谐波通常按照其频率进行分类，包括第次谐波（2次谐波、3次谐波等）和其他频率成分。
不同类型的谐波对电能质量和设备的影响有所不同。
影响：谐波对电力系统和设备造成的影响包括：降低电力系统的效率。
使电气设备产生过热和损坏。
增加电能损耗。
导致电力系统中的电压和电流波形失真。
产生电磁干扰，影响其他电子设备的性能。
测量和分析：为了解决谐波问题，电力系统需要进行谐波分析，使用谐波分析仪器来监测和测量电流和电压的谐波成分。
这有助于确定谐波的类型和来源，以制定相应的改进措施。
控制和减小谐波：减小谐波的方法包括：使用滤波器来减小谐波成分。
选择更适合的电力设备，以减少非线性负载。
调整电力系统中的电容和电感元件。
使用变频器和软启动器来减小起动时的谐波。
标准和法规：不同国家和地区制定了电能质量标准和法规，以控制和管理谐波问题。
这些标准规定了允许的谐波水平和采取的措施。
电能质量的改善和谐波的控制对于确保电力系统的正常运行和减小设备损坏非常重要。
因此，电力系统运营商、设备制造商和工程师通常会关注和处理电能质量问题，包括谐波问题。
谐波
关于谐波的知识
改善电能质量 降低用电成本
什么是谐波 ?
畸变的正弦波产生谐波 畸变的电流波产生电流谐波. 畸变的电压波产生电压谐波. 傅立叶变换可以将畸变波分解为基波和N次谐波列的成分. Nth 次谐波 对应 n.Fs频率. 由于半波对称，通常普遍存在的是奇次谐波.
改善电能质量 降低用电成本
谐波滤波器的特性
容性
Impedance
感性
fR= 谐振频率 f < fR - 容性 f > fR - 感性
谐波滤波器基于fR 怎样接近谐波频率 来分类
fR
Frequency
改善电能质量 降低用电成本
谐波滤波器的分类
非调谐(Detuned)或谐波抑制滤波器
谐振频率
fR< 最低主谐波频率的90%.
选择谐波滤波器的标准
调谐(tuned)滤波器 功率因数调整和减低 THD(V)极为重要.
If 采用普通电容器则吸收电流 > 它的额定电流的130%. 安装调谐滤波器需要进行谐波研究（规划）. 每一个安装位置（谐波点）都要进行特定设计. 非常大的, 因为它传送大量的谐波电流 ，因而昂贵.
改善电能质量 降低用电成本
非调谐(detuned)滤波器的设计特点
非调谐滤波器由特定设计的电容器和电抗器的匹配对 组成. 非调谐滤波器被设计成在线路额定电压下，供应额定 无功. 电抗器和电容器组合套件按照额定调谐参数进行设计. 在440V电压，采用7%额定调谐参数的标准非调谐滤 波器有15, 20, 25, 30 & 50 kVAr的可选容量系列.
M
等效负载阻抗ZL”
谐波讲解
什么是谐波？谐波有什么伤害？一、谐波1.什么称为谐波：在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解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。
谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。
谐波可以区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为l00Hz，3次谐波则是150Hz。
一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。
在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。
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，变频器主要产生5、7次谐波。
“谐波”一词起源于声学。
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。
国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
谐波研究的意义，道德是因为谐波的危害十分严重。
谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。
什么是谐波,谐波的治理
1、什么是谐波电力系统中有非线性（时变或时不变）负载时，即使电源都以工频50HZ 供电，当工频电压或电流作用于非线性负载时，就会产生不同于工频的其它频率的正弦电压或电流，这些不同于工频频率的正弦电压或电流，用富氏级数展开，就是人们称的电力谐波。
随着经济发展，大功率可控硅的广泛应用，大量非线性负荷增加，特别是电子技术、节能技术和控制技术的进步，在化工、冶金、钢铁、煤矿和交通等部门大量使用各种整流设备、交直流换流设备和电子电压调整设备，电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电气机车等与日俱增，同时种类繁多的照明器具、娱乐设施和家用电器等普及使用，使得电力系统波形严重畸变。
2、谐波的危害电力谐波的主要危害有：a、引起串联谐振及并联谐振，放大谐波，造成危险的过电压或过电流；b、产生谐波损耗，使发、变电和用电设备效率降低；c、加速电气设备绝缘老化，使其容易击穿，从而缩短它们的使用寿命；d、使设备（如电机、继电保护、自动装置、测量仪表、电力电子器件、计算机系统、精密仪器等）运转不正常或不能正确操作；e、干扰通讯系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正确传递，甚至损坏通信设备。
3、谐波的治理1）谐波治理标准GB/T 14549—93 《电能质量公用电网谐波》该标准对不同电压等级各次谐波允许注入值都作了具体规定（略），其规定公用电网谐波电压（相电压）限值2）谐波治理谐波治理就是在谐波源处安装滤波器，就近吸收谐波源产生的谐波电流，现在广泛采用的滤波器为无源滤波器，另外有利用时域补偿原理的有源滤波器，这种滤波器的优点是能做到适时补偿，且不增加电网的容性元件，但造价较高。
无源滤波装置，吸收高次谐波，而所有滤波支路对基波呈现容性，正好满足无功补偿要求，不必另装并联电容器补偿装置，这种方法经济、简便，国内外广泛采用。
滤波器的种类。
滤波器大致分为以下六种类型，如图:(a)—单调谐波滤波器；(b)—双调谐滤波器；(c)—一阶高通滤波器；(d)—二阶高通滤波器；(e)—三阶高通滤波器；(f)—“c”式高通滤波器。
什么是谐波
一、1. 何为谐波？“谐波”一词起源于声学。
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。
国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
谐波研究的意义，道德是因为谐波的危害十分严重。
谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。
谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。
谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。
对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。
2. 谐波抑制为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题，基本思路有两条：一条是装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都是适用的；另一条是对电力电子装置本身进行改造，使期不产生谐波，且功率因数可控制为1，这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。
装设谐波补偿装置的传统方法就是采用LC调谐滤波器。
这种方法既可补偿谐波，又可补偿无功功率，而且结构简单，一直被广泛使用。
这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧毁。
此外，它只能补偿固定频率的谐波，补偿效果也不甚理想。
谐波
一. 谐波的定义供电系统的谐波定义是对周期性非正弦电量进行傅里叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值称为谐波次数，也存在非整数倍谐波，谐波是一种干扰量，污染电网。
二. 谐波源向公用电网中注入谐波电流或产生谐波电压的电力设备称为谐波源。
主要的谐波源是非线性电气设备，由于这些设备所用电流是非正弦形的，其谐波分量使电网正弦电压产生畸变，且谐波电流的量取决于设备，与电网无关，可视为恒流源。
各晶阀管产生的谐波为特征谐波，特征谐波具有意义的是5，7，11，13次等，如直流侧电压波动较大，则五次谐波分量增大，其余则减少。
变压器激磁电流中含有3，5，7等次谐波；由于变压器原副边总有一三角形接法，故为三次谐波提供了通路，从而三次谐波不流入电网，但各相激磁电流不平衡时，则三次分量残余可进入电网。
三.谐波传输对于多电压等级的电网，谐波阻抗的特点Zn(高压侧）？Zn(低压侧），谐波电流有低压侧流向高压侧，大小基本上与高压侧无关，可视为恒流源；谐波电压由高到低，可视为恒压源。
谐波传输1 电网元件的频率特性谐波频率范围内，由于涡流和漏磁的作用，谐波参数应考虑长线效应，即变压器和导线的等效电阻随频率的上升而增加，等效电感随频率上升而降低，电缆的的等效电容基本随频率变化保持恒定；2 电网等效电路电网等效电路由元件的谐波参数Ｒ．Ｌ．Ｃ组成。
电网可能会在某些频率点发生并联谐振，导致谐波电流大幅增加。
四谐波限值为使谐波电压保持在允许值以下，必须限制注入电网的谐波电流量。
五谐波危害增加电气设备的热损耗，干扰功能引发故障，对信息系统产生频率耦合干扰。
１电动机－－谐波电压在电动机短路组抗上产生的谐波电流和负序基波电流一起是电动机产生附加热量，并在启动时成为干扰力矩；２电容器－－谐波可使电容器过流发；３电子设备－－谐波可使晶阀管等设备发生触发错误；六谐波测量测量谐波电流使用低感分流器（约L/R）和电子式电钳，测量谐波电压使用电阻分压器或电容式分压器。
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有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
谐波是一个数学或物理学概念，是指周期函数或周期性的波形中不能用常数、与原函数的最小正周期相同的正弦函数和余弦函数的线性组合表达的部分。
一、谐波的来源“谐波”一词起源于声学。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德谐波波形图国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
[编辑本段]二、谐波的定义谐波（harmonic wavelength)定义：从严格的意义来讲，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里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的的意义已经变得与原意有些不符。
正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。
主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
谐波的危害：降低系统容量如变压器、断路器、电缆等；加速设备老化，缩短设备使用寿命，甚至损坏设备；危害生产安全与稳定；浪费电能等。
谐波的治理：有源电力滤波器是治理谐波的最优产品。
[编辑本段]三、谐波的产生用傅立叶分析原理，能够把非正弦曲线信号分解成基本部分和它的倍数。
在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。
由于半导体晶闸管的开关操作和二极管、半导体晶闸管的非线性特性，电力系统的某些设备如功率转换器比较大的背离正弦曲线波形。
谐波电流的产生是与功率转换器的脉冲数相关的。
6脉冲设备仅有5、7、11、13、17、19 ….n倍于电网频率。
功率变换器的脉冲数越高，最低次的谐波分量的频率的次数就越高。
其他功率消耗装置，例如荧光灯的电子控制调节器产生大强度的3 次谐波( 150 赫兹)。
在供电网络阻抗( 电阻) 下这样的非正弦曲线电流导致一个非正弦曲线的电压降。
在供电网络阻抗下产生谐波电压的振幅等于相应谐波电流和对应于该电流频率的供电网络阻抗Z的乘积。
次数越高，谐波分量的振幅越低。
只要哪里有谐波源那里就有谐波产生。
也有可能，谐波分量通过供电网络到达用户网络。
例如，供电网络中一个用户工厂的运转可能被相邻的另一个用户设备产生的谐波所干扰。
[编辑本段]周期性波形的展开根据傅立叶级数的原理，周期函数都可以展开为常数与一组具有共同周期的正弦函数和余弦函数之和。
其展开式中，常数表达的部分称之为直流分量，最小正周期等于原函数的周期的部分称之为基波或一次谐波，最小正周期的若干倍等于原函数的周期的部分称之为高次谐波。
因此高次谐波的频率必然也等于基波的频率的若干倍，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。
不管几次谐波，他们都是正弦波。
[编辑本段]谐波与泛音的区别泛音其实就是物理学上的谐波，但次数的定义稍许有些不同，基波频率2倍的音频称之为一次泛音，基波频率3倍的音频称之为二次泛音，以此类推。
[编辑本段]四、谐波的分类谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解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。
根据谐波频率的不同，可以分为：4.1、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；4.2、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。
一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。
在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。
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。
变频器主要产生5、7次谐波。
4.3、分量谐波频率不是基波分量倍数的正弦曲线波。
[编辑本段]五、谐波的参数5.1、谐波电流谐波电流是由设备或系统引入的非正弦特性电流。
谐波电流叠加在主电源上；5.2、谐波电压谐波电压是由谐波电流和配电系统上产生的阻抗导致的电压降；[编辑本段]六、与谐波有关的参数定义6.1、阻抗阻抗是在特定频率下配电系统某一点产生的电阻。
阻抗取决于变压器和连在系统上的用电设备，以及所采用导体的截面积和长度。
6.2、阻抗系数阻抗系数是AF （载波）阻抗相对于50Hz （基波）阻抗的比率。
6.3、谐振在配电系统里的设备，与它们存在的电容( 电缆，补偿电容器等) 和电感( 变压器，电抗线圈等) 形成共振电路。
后者能够被系统谐波激励而成为谐振。
配电系统谐波的一个原因是变压器铁芯非线性磁化的特性。
在这种情况下主要的谐波是 3 次的；它在全部导体内与单相分量具有相同的长度，因而在星形点上不能消除。
6.4、谐振频率每个电感和电容的连接形成一个具有特定共振频率的谐振电路。
一个网络有几个电感和电容就有几个谐振频率。
6.5、并联谐振频率网络阻抗达到最大值的频率。
在并联谐振电路中，电流分量I L 和I C 大于总电流I 。
6.6、串联谐振频率网络的阻抗水平达到最小的频率。
在串联谐振电路内分路电压U L 和U C 大于总电压U 。
6.7、串联谐振谐电路由电感（电抗器）和电容（电容器）串联的电路。
6.8、无功功率电动机和变压器的磁能部分，以及用于能量交换目的的功率转换器等处需要无功功率Q 。
与有功功率不同，无功功率并不做功。
计量无功功率的单位是Var 或kvar 。
6.9、无功功率补偿供电部门规定一个最小功率因数以避免电能浪费。
如果一个工厂的功率因数小于这个最小值，它要为无功功率的部分付费。
否则它就应该用电容器提高功率因数，这就必须在用电设备上并联安装电容器。
[编辑本段]七、谐波的危害理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规定的电压幅值。
谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的能耐在电力电子设备广泛应用以前，人们对谐波及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染还没有引起足够的重视。
近三四十年来，各种电力电子装置的迅速发展使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。
谐波的危害十分严重。
谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。
谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。
谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。
对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。
谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面：7.1、加大企业的电力运行成本由于谐波不经治理是无法自然消除的，因此大量谐波电压电流在电网中游荡并积累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热，从而加大了电力运行成本，增加了电费的支出。
7.2、降低了供电的可靠性谐波电压在许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加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。
谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热，噪声增大，从而加速绝缘老化，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命，降低供电可靠性，极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。
7.3、引发供电事故的发生电网中含有大量的谐波源（变频或整流设备）以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，这些电气设备处于经常的变动之中，极易构成串联或并联的谐振条件。
当电网参数配合不利时，在一定的频率下，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事故的发生。
7.4、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率，更为严重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疲劳循环，导致设备无法正常工作。
7.5、引发恶性事故继电保护自动装置对于保证电网的安全运行具有十分重要的作用。
但是，由于谐波的大量存在，易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动，特别在广泛应用的微机保护、综合自动化装置中表现突出，引起区域（厂内）电网瓦解，造成大面积停电等恶性事故。
7.6、导致线路短路电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量(计量仪表的误差主要反映在电能表上)。
断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的遮断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。
7.7、降低产品质量由于谐振波的长期存在,电机等设备运行增大了振动, 使生产误差加大,降低产品的加工精度，降低产品质量。
7.8、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，谐波分量将在通讯系统内产生声频干扰，从而降低信号的传输质量，破坏信号的正常传输，不仅影响通话的清晰度，严重时将威胁通讯设备及人身安全。
谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致住处丢失，使通信系统无法正常工作。
[编辑本段]八、国内治理谐波污染的几种方法目前常用的谐波治理的方法无外乎有三种，无源滤波、有源滤波、无功补偿。
下面就谈谈这二种方法的优缺点以及市场前景及其经济效益的分析。
8.1、无源谐波滤除装置无源滤波器的主要是用电感器与电容器构成，无源滤波装置的成本较低，经济，简便，因此获得广泛应用。
无源滤波器可以分为并联滤波器与串联滤波器。
8.1.1、无源并联滤波器现有的谐波滤除装置大都使用无源并联滤波器，对每一种频率的谐波需要使用一组滤波器，通常需要使用多组滤波器用以滤除不同频率的谐波。
多组滤波器的使用造成结构复杂，成本增高，并且由于通常的系统中含有无限多种频率的谐波成分，因此无法将谐波全部滤除。
不仅如此，由于并联滤波器对谐波的阻抗很低，通常会使谐波源产生更大的谐波电流，谐振在不同频率的滤波器还会互相干扰，例如7次谐波滤波器就可能会放大5次谐波。
因此，如果有人将并联滤波器安装前后的谐波情况做过对比，就会发现：虽然滤波器安装以后影响系统的谐波电流减小，但是各滤波器中以及进入系统的谐波电流之和远远超过未安装滤波器之前，谐波源产生的谐波电流也超过未安装滤波器之前。