修订版：基础入门 谐波s

和声学导论

自20世纪初工程师和科学家首次发现真空管发明带来的不连续负载效应以来，谐波就已存在。最初，谐波的影响微乎其微，工程师们也大多忽略了它。然而，随着技术的进步，以及电子照明、不间断电源、可编程逻辑控制器和变频驱动器等复杂电子设备的出现，谐波开始显现出来。 电源质量 挑战。谐波对这些设备产生的信号质量的影响，迫使我们在设计、滤波工艺和安装流程方面做出改变。尽管工程技术和公众意识有所提高，但仍需进一步降低谐波的影响。本文旨在为您提供降低谐波影响所需的基本知识。

谐波的定义

在电气 电力系统谐波是指基频电流或电压的倍数。当观察到波形偏离预期的正弦波形时，它就包含谐波。

谐波的成因

交流信号根据系统从电源获取功率的方式分为线性信号和非线性信号。谐波是由非线性系统引起的，这类系统以短促的脉冲形式获取电流。这些脉冲会使波形失真，产生谐波，从而导致影响负载和配电系统的电力问题。非线性负载系统的例子包括电视等电子设备。

基本电谐波

电力源自发电机，其频率被称为基频或一次谐波频率，通常为 50 Hz 或 60 Hz，具体数值取决于所在国家/地区。所有电气和电子系统都设计为在此频率下高效运行。

谐波阶数和复杂波形

二阶谐波

二次谐波的频率约为 100 Hz，是基频 50 Hz 的两倍。当基频降至零时，二次谐波达到峰值，反之亦然。这会导致二次谐波引发反向电流，从而影响感应电机，使其旋转磁场方向相反，最终导致机械转矩降低。这种谐波也称为负序谐波。

三次谐波

三次谐波的频率为 150 Hz，是基波频率的三倍。这些谐波尤其危险。当三次谐波电流和基波电流同时降至零时，它们的峰值会出现在相反的位置，从而产生零序电流，导致电力系统中的中性点电压升高。这种电压升高会因三次谐波电流（也称为三重谐波）而触发断路器。

四阶谐波

四次谐波的频率为 200 Hz，是基频的四倍。基频和四次谐波同时达到峰值。这会增加导体中的电流，从而导致设备温度升高，这种现象也称为正谐波。

五阶谐波

五次谐波的频率为 250 Hz，与三次谐波具有相似的特性，但工作频率更高。

波形分析

从波形图中可以明显看出，复杂的波形是由谐波和基波组合而成，每个谐波都有其自身的相位角和峰值。谐波的值可以用以下公式计算：

二次谐波：E2 = V(max)Sin(2π*2ft)

三次谐波：E3 = V(max)Sin(2π*3ft)

四次谐波：E4 = V(max)Sin(2π*4ft)

对于更高次谐波，这个过程仍然继续。因此，复杂波形的方程为：

谐波序列

下面总结了谐波序列，说明了频率如何从基频变化到更高阶的频率。

谐波效应概述

从这篇文章中，我们可以得出以下结论：

谐波是基频的倍数。

- 谐波会增加系统产生的热量，影响电压水平，并影响电机扭矩。

- 基频根据国家/地区的不同，可能是 50 Hz 或 60 Hz。

- 二次谐波的频率为 100 Hz。

- 三次谐波的频率为 150 Hz。