关于电流谐波的常识

关于电流谐波的常识

大家知道,接在电网上的负载可以分为线性负载和非线性负载,线性负载如图1所示。

虚线代表电压波形，正常时为电压220V、频率50Hz的正弦交流电，当负载电流的波形也是50Hz正弦波形时，称此类负载为线性负载。当负载电流波形相位与电压一致时，称为阻性负载，见图1中的1线，例如常见的白炽灯、电炉、电热水器。当负载电流相位超前于电压时，称此类负载为容性负载，见图1中的2线，纯容性负载比较少，如一般配电室常用的无功补偿柜就是纯容性负载。当负载电流相位滞后于电压波形时，此类负载称为感性负载，见图1中的3线，常见的感性负载如电动机、变压器、电感式镇流器等。

以上线性负载的特点是无论其电流相位超前或滞后于电压波形，其电流波形一直为正弦波，没有失真，电压与电流的关系符合欧姆定律，这是线性负载的关键。

非线性负载是指其电流波形呈现为非正弦波，或者理解为相对于正弦波有较大失真，比如目前常见的负载：电脑、彩电、电磁炉，工频UPS、变频器、电镀设备等，其负载电流波形都不是正弦波，如图2所示，这是最为常见的单相电源中的电脑、彩电等设备的电流波形。

可以看出其电流波形相对于电压的正弦波形相差很大。

图3是一般三相电源常见的变频器输入电流波形。从中可以看出，其电流波形相对电压波形失真很大。这种非正弦波形的负载，称之为非线性负载，其电流波形因为不是正弦波，其电压与电流的关系不符合欧姆定律。这种电流在电工学上可以分解为很多不同频率的正弦波，如3次谐波就是150Hz，5次谐波就是250Hz等，那么这些谐波有什么危害呢?

在日常生活中，有时在启动大功率电磁炉时，彩电屏幕上就会出现很多干扰条纹，这就是谐波所致，因为电磁炉是非线性负载。电网上的设备都是按照50Hz来设计的，例如电动机、变压器等，若谐波过大，其线圈中要流过150Hz、250Hz等频率高出50Hz很多的电流，必然导致电动机、变压器异电网上的其他设备按照50Hz供电设计，一旦同一电网中存在谐波电流很大的负载，就会对其他的用电设备造成干扰，因为它们的滤波器一般都是按照50Hz来设计的，谐波中的高频成分往往使得其他设备不能正常工作。

谐波电流较大时，必然造成功率因数不高，电网在传输一般有功功率时也要额外传输无功功率，造成传输线路容量浪费，变压设备容量下降等。

谐波电流的存在会造成很多危害，目前各国都很重视这一问题，陆续出台相关法规，对进入电网的设备严格规定其输入功率因数和电流谐波分量。

在UPS行业，称高输入功率因数和低输入电流谐波的机型为绿色电源，如科华公司的KR系列，输入功率因数可以达到0.99，输入电流谐波可以达到5%以下，是真正的绿色电源，对于大功率的工频UPS，通过采用非常成熟的12脉波整流技术后，也可以将输入电流谐波降低到10%以下，所以一般也称其为绿色电源。

最后总结：产生“无功功率”主要的因素可以理解为负载电流波形与电压波形的相位差，相位差越大，说明无功功率越大。“谐波”可以理解为负载电流波形与50Hz电压波形的失真度，失真度越大，说明谐波越大。

常发热。