谐波为什么产生

破点思维教育 · 2025-01-02 15:25:12

谐波产生的原因主要可以归结为以下几点:

非线性负载 :当正弦电压施加于非线性负载时,电流与电压之间不再是线性关系,导致基波电流发生畸变,从而产生谐波。非线性负载包括带有功率电子器件的变流设备、交流控制器、电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。

电力线路和设备:

即使电源电势是正弦波,电力线路上的许多用电设备(如非线性设备)也能产生谐波电流,这些谐波电流通过电力线路回流到电力电源中。

多频率电势叠加:

作用在同一线路中的数个正弦电势,如果它们的频率各不相同,那么电路中的电流将是各个不同频率电流分量的迭加,从而产生谐波电流。

系统内部因素

交流发电机:

由于定子、转子间气隙中磁感应强度的分布不均匀(如齿、槽的影响),导致各相电势波形虽然对称,但含有奇次谐波。

变压器:变压器的励磁电流中含有奇次谐波成分,特别是当变压器空载或过励磁时,这些谐波成分会更为明显。

系统操作:电网中投切空载变压器或电容器时,其合闸涌流也会注入谐波电流,形成突发性的谐波源。

傅立叶分析:

根据法国数学家傅立叶的分析原理,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。谐波频率是基波频率的整数倍,因此谐波可以区分为偶次与奇次谐波。

综上所述,谐波产生的根本原因在于非线性负载和非线性设备的存在,以及电力系统中各种操作和分布不均匀等因素的综合作用。这些因素导致电流波形畸变,形成非正弦电流,从而产生谐波。谐波的存在会对电力系统的电能质量造成严重影响,因此需要采取有效的措施进行治理和抑制。

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