谐波是怎样产生的保定瑞祥电力

谐波是怎样产生的
由于电气负荷具有非线性产生的。也就是，非线性负载产生谐波电流。

　　什么是非线性负载？虽然对于非线性负载这个术语很多人朗朗上口，但是要让他们解释究竟什么是非线性负载，就感到很难开口了。

　　非线性负载就是指流过负载的电流与加到负载上的电压不是线性关系。所谓线性关系，就是正比例关系。电压增加1倍，电流也增加1倍。也就是电压U与电流I具有如下的数学关系：

U = kI

　　式中，k为常数。把电压和电流的关系用直角坐标曲线表示出来，如图1所示，这是一条直线，直线的斜率就是k。线性关系就是由此而来。


　　线性负载是不会产生谐波电流的。这很容易用数学证明。例如，假设负载的电阻为R，施加到负载上的交流电压是Vsin(wt)，根据欧姆定律，流过负载的电流i为：

i = Vsin(wt)/ R = (V/ R)sin(wt)

　　显然，电流i还是正弦波，没有出现新的频率成份，也就是没有谐波电流。

　　传统的负载大多数是线性负载，例如，电阻、电容、空心电感（不是以磁性材料为磁芯的电感）都是线性负载，如图2所示。因为他们的阻抗并不会随着施加在他们上的电压而发生变化。当施加在线性负载上的电压是正弦波时，流过负载的电流也是正弦波，尽管流过电容的电流会在相位上超前于电压，流过电感的电流会在相位上滞后于电压。


　　非线性负载的情况就不同了。非线性负载上的电压与电流不是线性关系，如图3所示。当在非线性负载上施加正弦波电压时，流过负载的电流值不再是正弦波。从付立业级数的原理可知，这种电流波形中包含了谐波成份。因此，我们得出结论，凡是非线性负载，在工作时，都会产生谐波电流电流。

　　如果，负载的阻抗ZL随着施加的电压变化，i的波形就肯定不是单纯的正弦波了，按照付立业级数的原理可知，电流中肯定包含谐波成份。


　　上面说过，空心电感是线性负载，而带铁心的负载就是非线性负载，非线性负载就会产生谐波电流。例如，变压器是谐波源。因为变压器是一个带铁心的电感。任何磁性材料，它的磁导率是随着施加上它上面的磁场发生变化的，如图4所示。对于变压器而言，施加在它上面的磁场是流过变压器绕组的电流所产生的，而电流又是由外加电压所产生的，因此，变压器铁心的磁导率随着外加电压的变化发生变化。磁导率的变化，引起电感量的变化，电感量的变化引起电感阻抗的变化。因此，变压器属于非线性负载，它会产生谐波。进一步的分析表明，变压器产生的谐波以三次谐波为主。

　　谐波电流是非常有害的，主要危害是导致配电网不稳定，影响电网上其他设备的正常工作。如果电网上的非线性负荷超过50％，就要考虑谐波治理的问题。

　　如果非线性负荷十分明确，例如大功率的变频器、中频炉、UPS等，在这些设备的电源输入端安装HTHF谐波滤波器是一个十分简便有效的方法。如果，非线性负荷比较分散，不容易就地治理，可以在母线上安装适宜的滤波器。这时，需要专业的工程师进行方案设计，以获得*高性价比的方案。