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UPS、开关电源、整流器、变频器等。
交流发电机内部结构:
在交流发电机中,定子和转子间的气隙由于齿槽的影响不可能绝对均匀,导致各相电势波形虽然对称,但却是非正弦波形,从而产生奇次谐波。
电力线路和设备:
电力线路上的许多用电设备,如非线性设备,能够产生谐波电流,这些谐波电流通过电力线路回流到电力电源中。
多个正弦电势的叠加:
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。
系统内部影响:
系统交流发电机内部的定子和转子间的气隙分布不均匀,以及系统电网中大量变压器的励磁电流含有奇次谐波成分,都会构成主要的稳定性谐波源。
电力电子装置的操作:
例如,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,使得电力系统的某些设备如功率转换器产生大强度的谐波。
供电网络阻抗:
在供电网络阻抗下,非正弦曲线电流会导致非正弦曲线的电压降,从而产生谐波电压。谐波分量的振幅与电流频率和供电网络阻抗有关。
综上所述,谐波产生的根本原因在于电力系统中存在非线性负载和其他因素,导致电流和电压波形发生畸变,从而产生频率为基波整数倍的谐波分量。这些谐波会对电力系统的稳定性、安全性和可靠性产生不利影响,因此需要采取相应的措施进行抑制和防范。