什么是谐波谐波的产生,产生谐波的设备类型
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。
谐波产生的根本原因及治理对策
谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真在电力系统中对谐波的抑制就是如何减少或消除注入系统的谐波电流,以便把谐波电压控制在限定值之内,抑制谐波电流主要有四方面的措施: 1)降低谐波源的谐波含量。
也就是在谐波源上采取措施,最大限度地避免谐波的产生。
这种方法比较积极,能够提高电网质量,可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。
2)采取脉宽调制(PWM)法。
采用脉宽调制(PWM)技术,在所需要的频率周期内,将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲,这种方法可以大大抑制谐波的产生。
3)在谐波源处吸收谐波电流。
这类方法是对已有的谐波进行有效抑制的方法,这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。
4)改善供电系统及环境。
对于供电系统来说,谐波的产生不可避免,但通过加大供电系统短路容量、提高供电系统的电压等级、加大供电设备的容量、尽可能保持三相负载平衡等措施都可以提高电网抗谐波的能力。
选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡,可以有效地减小谐波对电网的影响。
谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电,承受谐波的能力将会增大。
产生谐波的六大电气设备
产生谐波的六大电气设备产生谐波的电气设备、电子设备在当今社会应用相当广泛，例如：中频电炉，超声波装置，家用视听设备，电力电容器，电视机，电气设备，焊接设备，复印机，逆变器、计算机，通信设备，变频器，充电电气设备，变频空调，电动机、荧光灯，不间断电源等电气设备。
这些电气设备具有明显的非线性特性，工作时都会产生大量的谐波电流和谐波电压，当此类谐波电流及谐波电压超过注入公共连接点的谐波电流允许值和公用电网谐波电压限值，则将会危害电力用户和电网。
1.空调机电气设备 由于空调机电气设备功率较大，每台功率500W到数千瓦不等，根据相关的试验结果表明：空调机谐波电流的大小随着工作状态的变化而变化，制热状态下THDI％在22～34％区间；制冷状态下在20～27％区间；只开风扇未制热制冷状态下在6～9％区间，在此工作状态下以2～17次谐波为主。
可见，无论是制热还是制冷工作状态下，THDI都不是很小，甚至有可能还比较大。
2.电池充电器等电气设备用于各种对充电电池充电的装置均可称之为电池充电器，此类电气设备的谐波含有率取决于电池的数量和容量。
随着全球气候变暖、资源枯竭、以及国家节能减排的优惠政策的驱动下，属于新能源行列的电动汽车在未来将会被广泛的应用，因此未来它可能成为主要的产生谐波电流、谐波电压的家用电器之一。
因为充电器的连接与单相共整流电路相同，通过对电流的分解即可获得高次、奇次、以及各次谐波电流。
作为电源系统的负荷之一，变压器的励磁电流也应考虑在内。
对于充电器，在负荷电流中的励磁电流的比例是远远大于电力变压器，因此充电器等电气设备的谐波危害亦不容忽视。
3.计算机等电气设备一般计算机电气设备谐波电流和谐波电压及用电负荷的非线性用电主要来自显示器CRT。
由于家用计算机和商场计算机的应用普及以及计算机电气设备的谐波含有率相对比较高，这将引起电视机的谐波电流和计算机的谐波电流相位重合的可能性大大增加，从而导致计算机等电气设备的谐波效应会迅速增加，因此计算机等电气设备的谐波危害显而易见。
谐波产生的根本原因及治理对策
谐波产生的根本原因及治理对策谐波是指在电力系统中产生的频率为基波频率的整数倍的波动。
它是电力系统中普遍存在的一种现象，但过多的谐波会对电力系统的正常运行和设备的安全性产生很大影响，因此需要采取相应的治理对策来解决这个问题。
1.非线性负载：当电力系统中存在非线性负载时，如电弧炉、电焊机、电子设备等，其工作特性会产生谐波。
这是谐波产生的主要原因之一2.电力电子装置：现代电力系统中广泛使用的各种电力电子装置，如变频器、整流装置等，也会引入大量谐波。
3.潮流分布不均匀：当电力系统中的潮流分布不均匀时，也会导致谐波的生成和传播。
针对谐波的治理对策主要有以下几方面：1.使用滤波器：在电力系统中安装滤波器可以消除或降低谐波对系统的影响。
滤波器的选择要根据谐波的频率和大小来确定。
2.设计合理的系统：在电力系统的设计阶段，应考虑到非线性负载和电力电子装置可能带来的谐波问题，采取相应的额外措施来减少谐波的产生。
3.提高设备的抗谐波能力：针对电力系统中的关键设备，如变压器、电容器等，可以采用提高抗谐波能力的设计和制造技术，使其能够更好地耐受谐波的影响。
4.加强监测和控制：定期对电力系统进行谐波监测，及时发现和解决问题。
对于频繁发生谐波问题的系统，可以采用自动生成谐波的设备进行实时控制，以减小谐波的影响。
5.加强人员培训和管理：加强对电力系统人员的培训，提高其对谐波问题的认识和处理能力。
同时，建立健全的管理体系，制定相应的管理规范和操作程序，以确保谐波问题得到科学有效的控制。
总之，谐波问题存在于电力系统中，会对系统的正常运行和设备的安全性产生不利影响。
通过采取相应的治理对策，如使用滤波器、设计合理的系统、提高设备的抗谐波能力等，可以有效地解决谐波问题，确保电力系统的稳定和可靠运行。
同时，需要加强人员培训和管理，提高人员的谐波处理能力，确保谐波问题得到及时有效的解决。
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。
谐波的产生原因与简介
谐波的产⽣原因与简介 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。
下⾯就让店铺来给你科普⼀下什么是谐波。
谐波的定义 谐波(harmonic wave)，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。
谐波产⽣的原因主要有：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。
泛⾳是物理学上的谐波，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。
谐波的产⽣原因 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(如：电阻)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会呈现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。
谐波如何产生
谐波如何产生谐波是周期性重复的信号中频率是原始信号频率的整数倍的分量，例如，如果一个原始信号的频率是100Hz，那么它的第一个谐波的频率将是200Hz，第二个谐波是300Hz，第三个是400Hz等。
在大多数的电气设备中，谐波的产生是一个普遍存在的问题，特别是在变频器、整流器和调光器等负载设备中。
因此，了解谐波的产生原因以及如何减少谐波对设备的负面影响，对于保护电气设备的性能和工作寿命至关重要。
1. 变频器变频器是一种电力电子设备，可以在不损失输出效率的情况下对电机的旋转速度进行调节。
然而，变频器的输出信号通常是一个方波，其中包含大量的高次谐波分量（如5次、7次等），这些分量可能会对设备造成不良影响，如形成不同种类的电磁干扰和损坏电容器等。
其中最重要的因素是变频器输出的PWM脉冲宽度调制信号，在低频率时，频宽相对比较小，谐波分量比较小，但随着频率的增加，频宽变宽，谐波分量的频率也相应变大。
因此，在设计变频器时，应尽量减少输出脉冲的频率，使用输出滤波电容器来降低谐波，可以有效减少谐波的产生。
2. 整流器整流器是一种电子设备，用于将交流电转换为直流电。
整流器通常是由一个电容器和一个功率管组成的。
当电容器被充电时，整流器会将电网上的电源电压传递到负载上。
当电容器与功率管一起工作时，它们会产生高次谐波分量。
尽管整流器产生的谐波分量不如变频器那么明显，但整流器的基本工作原理使得它不可避免地产生一些谐波分量。
为了减少谐波的影响，一种常见的方法是在整流器输出电容器的电路中添加一个输出滤波电感器，这样可以有效地减少谐波分量。
同时，在选择合适的整流器的类型时，也应考虑谐波分量的产生和对设备的影响。
3. 调光器调光器是一种调节灯具亮度的设备，它可以通过控制电路来改变灯具的亮度。
调光器使用的是一种称为“斩波调制（Chopper）”的技术，通过不断地开关电路来改变输出电压的大小，这会产生大量的高次谐波分量（如5次、7次、11次等）。
谐波谐振产生的原因及危害分析
谐波谐振产生的原因及危害分析摘要：在电网运行中，不可避免地会产生谐波和谐振。
当谐波谐振发生时，其电压幅值高、变化速度快、持续时间长，轻则影响设备的安全稳定运行，重则可使开关柜爆炸、毁坏设备，甚至造成大面积停电等严重事故。
本文就其定义、产生原因、危害及预防措施作以介绍，供参考。
1.定义谐波是一个周期的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍，又称高次谐波。
通俗地说，基波频率是50HZ，那么谐波就是频率为100HZ、150HZ、200HZ...N*50HZ的正弦波。
谐振是交流电路的一种特定工作状况，是指在含有电阻、电感、电容的交流电路中，电路两端电压与其电流一般是不同相位的，当电路中的负载或电源频率发生变化，使电压相量与电流相量同相时，称这时的电路工作状态为谐振。
谐波在电网中长期存在，而谐振仅是电网某一范围内的一种异常状态。
2.产生的原因谐波的产生是由于电网中存在着非线性负荷（谐波源），如电力变压器和电抗器、可控硅整流设备、电弧炉、旋转电机、家用电器等，另外，当系统中发生谐振时，也要产生谐波。
谐振的发生是由于电力系统中存在电感和电容等储能元件，在某些情况下，如电压互感器铁磁饱和、非全相拉合闸、输电线路一相断线并一端接地等，在部分电路中形成谐振。
谐波也可产生谐振，由谐波源和系统中的某一设备或某几台设备可能构成某次谐波的谐振电路。
3.造成的危害3.1谐波的危害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，也对周围的通信系统产生干扰。
电力电子设备广泛应用以前，人们对谐振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、电子装置的迅速使用，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。
谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面。
（1）谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。
什么是谐波,谐波有哪些危害？
什么是谐波，谐波有哪些危害？
谐波：正弦波电压施加在非线性电路上时，电流就变成非正弦波，非正弦波电流在电网阻抗产生压降，会使电压波形变成非正弦波。
非正弦波可分解成傅立叶级数，其中频率与工频相同的分量称为基波，频率大于基波的分量成为谐波。
例如，整流换流设备、电炉、变频器、可控硅设备、电子用品等都会产生谐波。
谐波对电网产生的危害：
①使电网中元件产生附加的谐波损耗，降低发电，输电及用电设备使用效率；
②在中性线上叠加电流，使中性线发热，甚至引发火灾；
③引起电网中局部的并联和串联谐振，从而使谐波加大，上述危害进一步加
大；
④使继电保护无动作，测量失准；
⑤对通讯电子设备产生干扰。
产生谐波的六大电气设备
产生谐波的六大电气设备产生谐波的电气设备、电子设备在当今社会应用相当广泛，例如：中频电炉，超声波装置，家用视听设备，电力电容器，电视机，电气设备，焊接设备，复印机，逆变器、计算机，通信设备，变频器，充电电气设备，变频空调，电动机、荧光灯，不间断电源等电气设备。
这些电气设备具有明显的非线性特性，工作时都会产生大量的谐波电流和谐波电压，当此类谐波电流及谐波电压超过注入公共连接点的谐波电流允许值和公用电网谐波电压限值，则将会危害电力用户和电网。
1.空调机电气设备由于空调机电气设备功率较大，每台功率500W到数千瓦不等，根据相关的试验结果表明：空调机谐波电流的大小随着工作状态的变化而变化，制热状态下THDI％在22～34％区间；制冷状态下在20～27％区间；只开风扇未制热制冷状态下在6～9％区间，在此工作状态下以2～17次谐波为主。
可见，无论是制热还是制冷工作状态下，THDI都不是很小，甚至有可能还比较大。
2.电池充电器等电气设备用于各种对充电电池充电的装置均可称之为电池充电器，此类电气设备的谐波含有率取决于电池的数量和容量。
随着全球气候变暖、资源枯竭、以及国家节能减排的优惠政策的驱动下，属于新能源行列的电动汽车在未来将会被广泛的应用，因此未来它可能成为主要的产生谐波电流、谐波电压的家用电器之一。
因为充电器的连接与单相共整流电路相同，通过对电流的分解即可获得高次、奇次、以及各次谐波电流。
作为电源系统的负荷之一，变压器的励磁电流也应考虑在内。
对于充电器，在负荷电流中的励磁电流的比例是远远大于电力变压器，因此充电器等电气设备的谐波危害亦不容忽视。
3.计算机等电气设备一般计算机电气设备谐波电流和谐波电压及用电负荷的非线性用电主要来自显示器CRT。
由于家用计算机和商场计算机的应用普及以及计算机电气设备的谐波含有率相对比较高，这将引起电视机的谐波电流和计算机的谐波电流相位重合的可能性大大增加，从而导致计算机等电气设备的谐波效应会迅速增加，因此计算机等电气设备的谐波危害显而易见。
电力系统中的谐波与畸变分析
电力系统中的谐波与畸变分析电力系统是现代社会中至关重要的基础设施之一，它为各行各业的正常运转提供了能源支持。
然而，在电力系统中，谐波和畸变的存在会给系统的稳定性和可靠性带来一定的影响。
因此，对电力系统中的谐波和畸变进行分析和研究是非常必要的。
1. 谐波的概念和产生原因谐波是指频率为整数倍于基波频率的电压或电流成分。
它们由非线性负载设备，例如电弧炉、变频器等产生，并通过电力系统传递。
谐波的产生主要是由于非线性电气负载设备对电力系统的电流需求不是正弦波形的结果，使得系统中存在额外的频率成分。
2. 谐波对电力系统的影响谐波会对电力系统产生一系列的负面影响。
首先，谐波会导致电力系统的额定电压和电流失真，使得设备的运行不稳定，并增加电力设备的损耗。
其次，谐波会引起变压器和电动机的振动和噪声，进一步降低设备的寿命。
最重要的是，谐波会对其他用户产生干扰并降低电力系统的供电可靠性。
3. 谐波与畸变的分析方法为了有效地分析电力系统中的谐波和畸变，需要使用一些专门的测试设备和算法。
目前，市场上有各种各样的谐波分析仪和畸变分析仪，可以用来监测和测量电力系统中的谐波和畸变。
基于这些测量数据，可以采用傅里叶变换、小波分析等数学方法，对谐波和畸变的频率和幅度进行分析和计算。
4. 谐波和畸变的治理措施为了降低电力系统中谐波和畸变的影响，需要采取一系列的治理措施。
首先，可以通过合理的设计和选择电气设备，减少非线性负载设备的使用，从源头上减少谐波的产生。
其次，可以采用滤波器、谐波抑制器等装置，对系统中的谐波进行衰减和消除。
此外，也可以通过改进电网的结构和增加电容器等手段，提高系统的电力质量，减少谐波和畸变的影响。
5. 谐波与畸变的国际标准随着对谐波和畸变问题的不断重视，国际上也陆续制定了相关的标准和规范。
例如，国际电工委员会（IEC）发布的IEC 61000系列标准，规定了电力系统中的谐波和畸变的测试方法和限值要求。
这些标准的制定和遵守，对于确保电力系统的稳定和可靠运行有着重要的作用。
谐波问题
i(t ) I 0
h1
2 I h sin(hw1t h )
在工程实际中常采用有效值来衡量电 流和电压的大小。以周期电流i(t)为例， 其有效值I定义为
1 I T
T
i dt
2
0
含有谐波分量的电流值
1 I T
T
0
[I 0
h 1
2 I h sin(hw1t h )] 2 dt
例：基波电流300A,含有100A 谐波电流的导线，其损耗可计 算得：
电阻取0.5欧
P 100 0.2 3 300m 10
2 3
1.8KW
一年耗费电费
1.8 KW 24 365 0.8 12614 .4元
值得注意的地方
• 虽然谐波治理可以带来一定的节能效果， 但谐波治理的主要目的不是为了节能。
• 对变压器的影响 ： 对变压器而言，谐波电流可导致铜损和 杂散损耗增加，谐波电压则会增加铁损。与 纯基波运行的正弦波电流和电压相比较， 谐波对变压器的整体影响是温升较高。 由谐波所引起的额外损耗将与电流和频 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。
5.谐波对能耗的影响
• 对电缆的影响 在导体中非正弦波电流所产生的热量与 具有相同均方根值的纯正弦波电流相比较， 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所引起的，而这种现象 取决于频率及导体的尺寸。这种效应如同增 加导体交流电阻，进而导致损耗增加。
(a
k 1
k
cos k t bk sin k t )
系数可通过以下方式求得
a0 1 T 2 T 1
谐波的基础知识,谐波、谐波的种类及谐波频率计算
谐波的基础知识，什么是基波、谐波、谐波的种类及谐波频率计算———谐波的基础知识，什么是基波、谐波、谐波的种类及谐波频率计算本文介绍谐波的基础知识，什么是基波、谐波、谐波的种类及谐波频率如何计算，哪些设备或电路容易产生谐波，谐波的影响是什么1 谐波的基础知识（1）什么是基波？电力网络中呈周期性变化的电压或电流的频率即为基波（又称一次波），我国电网规定频率是50 Hz，所以2 基波是50 Hz。
（2）什么是谐波？电力网络中除基波（50 Hz）外，任一周期性的电压或电流信号，其频率高于基波（50 Hz）的，称为谐波。
电网或电路中，电压产生的谐波为电压谐波；电流产生的谐波为电流谐波。
（3）谐波有几种？整数谐波：指频率为整数（跃1）倍基波频率的谐波，即2、3、4、5、6、7、8、9、10 等次谐波。
偶次谐波：指频率为圆、源、6、8、10 等偶数倍基波频率的谐波。
奇次谐波：指频率为3、5、7、9、11 等奇数倍基波频率的谐波。
正序谐波：谐波次数为3k+1（k 为正整数）即4、7、10等次谐波。
负序谐波：谐波次数为3k-1（k 为正整数）即2、5、8等次谐波。
零序谐波：指频率为3的整数倍基波频率的谐波，例如3、6、9、12、15 次谐次。
高频谐波：指频率为圆耀怨kHz的谐波。
（4）谐波频率如何计算？谐波频率越谐波次数伊基波频率例：缘次谐波频率为缘伊缘园Hz越圆缘园Hz，苑次谐波频率为7伊50 Hz越猿3 缘园Hz等。
（5）哪些设备或电路容易产生谐波？1）非线性负载，例二极管整流电路（AC/DC）。
2）三相电压或电流不对称性负载。
3）逆变电路（DC/AC）。
4）UPS 电源（PC 机用），EPS 电源（大功率动力用），即不间断电源。
5）晶闸管调压装置或调速电路。
6）电镀设备。
7）电弧炉、矿热炉、锰矿炉、磷矿炉、电石炉、硅铁炉。
8）电解槽。
9）电焊机（弧焊、缝焊、点焊、碰焊、对焊）。
10）电池充电机。
11）变频器（低压或高压变频器）。
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。
什么是谐波及谐波的危害
什么是谐波及谐波的危害谐波是什么在交流电中，电源发出的是正弦电流和正弦电压，而负载所需要的电流和电压的波形也应当是正弦波形，但是由于各种因素的影响，负载端所需要的电流和电压波形可能会发生畸变，也就是波形不再是正弦波形。
在波形发生畸变的情况下，会有一些波形的分量出现在电力系统中，这些波形分量即为谐波。
谐波的产生原因谐波是由于电力系统中存在非线性负载而产生的。
具体来说，可以将非线性负载分为两类。
第一类是导致电流畸变的负载，如电子器件、弧炉、电弧炉等；第二类是导致电压畸变的负载，如变压器、电动机、放电灯等。
这些负载在工作时，由于其特殊的电学特性，会使得所需电流或电压发生畸变，因此就会产生谐波。
谐波的危害1.使变压器过热谐波电流会使变压器铁核的铜损和铁损增加，从而使变压器温升过高。
在变压器内部，铁芯损功会对油温产生较大的影响，导致油温升高，最终使变压器过热。
如果过热程度严重，会导致变压器绝缘老化、绝缘击穿等。
2.影响电能计量由于谐波电流的存在，会使得电能计量的准确性受到影响。
在全功率电流表中，谐波电流与基波电流的叠加会导致表头转子偏转，造成电表误差。
在互感器中，谐波电流也会使得互感器的准确性受到影响。
3.增加电力系统的损耗谐波电流还会增加电力系统的损耗，如线路上的热损耗、变压器的铜损和铁损等。
由于谐波电流的存在，使得交流电路中的电能的总有效值增加了，从而增加了系统的损耗。
4.影响电源的能力谐波电流会影响电源的能力，使得电源的有效输出功率降低，从而影响设备的正常工作。
如果谐波电流较大，还会影响电源谐波抑制和电源噪声。
5.影响其他设备的正常工作谐波电流还会影响其他设备的正常工作。
由于谐波电流会使得电力系统中的电压波形失真，造成其他设备的故障，如电机的震动加剧、电容器容量下降、接触器碳化等。
虽然谐波在电力系统中存在的时间不长，但是其对电力系统的危害是不可忽视的，需要防范和治理谐波。
通过采用控制非线性负载电流、增加电源稳压器、加装滤波器等方法可以有效降低谐波水平，保障电力系统的正常运行。
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.
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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
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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.
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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。
谐波的产生及危害
谐波的产生及危害一、谐波的产生及危害电力谐波对电力网（包括用户）危害是十分严重的，它是一种电力污染，一种人们看不见、嗅不到、摸不着的污染。
所以往往不被人们注意。
对于电力系统，谐波是个很要命的问题！1、谐波的危害的产生主要表现在: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。
2、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。
但是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所造成的谐波放大，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%。
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什么是谐波?谐波的产生,产生谐波的设备类型
在供电系统中谐波电流的出现已经有许多年了。
过去，谐波电流是由电气化铁路和工业的直流调速传动装置所用的，由交流变换为直流电的水银整流器所产生的。
近年来，产生谐波的设备类型及数量均已剧增，并将继续增长。
所以，我们必须很慎重地考虑谐波和它的不良影响，以及如何将不良影响减少到最小。
1 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。
在实际的供电系统中，由于有非线性负荷的存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流。
任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。
谐波频率是基频的整倍数，例如基频为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz。
因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……可能直到第三十次谐波组成。
2 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)、电子荧火灯镇流器、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。
(1)开关模式电源(SMPS)：
大多数的现代电子设备都使用开关模式电源(SMPS)。
它们和老式的
设备不同，它们已将传统的降压器和整流器替换成由电源直接经可控制的整流器件去给存贮电容器充电，然后用一种和所需的输出电压及电流相适合的方法输出所需的直流电流。
这对于设备制造厂的好处是使用器件的尺寸、价格及重量均可大幅度地降低，它的缺点是不管它是哪一种型号，它都不能从电源汲取连续的电流，而只能汲取脉冲电流。
此脉冲电流含有大量的三次及高次谐波的分量。
(2)电子荧光灯镇流器：
电子荧光灯镇流器近年被大量采用。
它的优点是在工作于高频时可显著提高灯管的效率，而其缺点是其逆变器在电源电流中产生谐波和电气噪声。
使用带有功率因数校正的型号产品可减少谐波，但成本昂贵。
(3)直流调速传动装置：
直流电动机的调速控制器通常采用三相桥式整流电路，它也称作六脉冲桥式整流电路，因为在直流输出侧每周波内有六个脉冲(在每相的半波上有一个)。
直流电动机的电感是有限的，故在直流电流中有300Hz的脉动波(即为供电频率的6倍)，这就改变了供电电流的波形。
(4)不间断电源(UPS)：
根据电能变换方式和由外部供电到内部供电所用转换方式的不同，UPS有许多不同的类型。
主要的类型有：在线的UPS、离线的UPS 和线路交互作用的UPS。
由UPS供电的负荷总是电子信息设备，它们是非线性的并且含有大量的低次谐波。
(5)磁芯器件：
在有铁芯的电抗器上的励磁电流和磁通密度之间的关系总是非线性
的。
如果电流波形是正弦波(亦即电路中串联的电阻很大)那么磁场中会有高次谐波，这被认为是强迫磁化过程。
如果施加在线圈上的电压是正弦波形(亦即串联的电阻很小)则磁通密度也将是正弦波形，而电流波形则含有高次谐波，这被认为是自由磁化过程。