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關于電流諧波的常識

介紹一下關于諧波的常識,希望對各位讀者有所幫助

那什么是諧波呢?我們知道接在電網的負載可以分為線性負載和非線性負載,如下圖1:

圖1

虛線代表電壓波形,我們的市電波形正常為幅值220V,頻率50HZ的正弦交流電,當負載電流的波形也是50HZ的正弦波形時,我們稱此類負載為線性負載,當電流波形相位與電壓一致時,我們稱為阻性負載,如圖1的黃色線,如常見的白幟燈、電路、電熱水器。當電流相位超前于電壓時,我們稱此類負載為容性負載,如圖1中的黑色線,純容性負載比較少,如一般配電室常用的無功補償柜就是純容性負載。當負載電流相位滯后于電壓波形時,此類負載稱為感性負載,如圖1的藍色線,常見感性負載如電動機、變壓器、電感式鎮流器日光燈。

以上線性負載的特點是不管其電流相位超前或滯后于電壓波形,其電流波形一直為正弦波,沒有失真,這是線性負載的關鍵。

非線性負載是指其電流波形呈現為非50HZ正弦波,或者理解為相對50HZ正弦波有較大失真,比如目前常見的負載:電腦、彩電、電磁爐,工業上的工頻UPS、變頻器、電鍍等,其負載電流波形都不是509HZ正弦波,如圖2就是最為常見的單相電源中的電腦、彩電等的電流波形:

圖2

可以看出其電流波形相對電壓的正弦波形相差很大,圖3是一般三相電源常見的變頻器輸入電流波形:

圖3

圖3也可以看出,其電流波形相對電壓波形失真很大。這種非正弦波形的負載,我們就稱之為非線性負載,其電流波形因為不是50HZ正弦波,在電工學上可以分解為很多不同頻率的正弦波組成,如3次諧波就是150HZ,5次諧波就是250HZ等,那么這些諧波有什么危害呢?

在日常生活中,有時一開大功率的電磁爐,彩電屏幕上就會出現很多干擾條紋,這就是諧波的在做怪,因為電磁爐是非線性負載。我們電網中的設備都是按照50HZ來設計的,如電動機、變壓器等,一般諧波過大,則其線圈中要流過150HZ、250HZ等頻率高出50HZ很多的電流,必然導致電動機、變壓器要異常發熱。

電網中其他設備按照50HZ供電設計,一旦同一電網中存在有諧波很大的負載,就會對其他的用電設備造成很大的干擾,因為他們的濾波一般都是按照50HZ來設計,諧波中的高頻成分往往使得其他設備不能正常工作。

諧波較大時,必然造成其功率因素也不高,這是電網在傳輸一般的有功功率時也要額外傳輸無功功率,造成傳輸線路容量浪費,傳輸變壓設備容量下降等。

正因為諧波有存在很多危害,目前各國都在重視這點,并陸續出臺相關法規,對進入電網的設備,嚴格規定其輸入功率因素和電流諧波份量。

在UPS行業,我們稱高輸入功率因數和低輸入電流諧波的機型為綠色電源,如我司的KR系列,輸入功率因素可以達到0.99,輸入電流諧波可以達到5%以下,是真正的綠色電源,對于大功率的工頻UPS,通過采用非常成熟的12脈沖整流技術后,也可以將輸入電流諧波降低到10%以內,在保證高可靠性的同時,也使之稱為綠色電源。

最后我們總結一下:無功可以理解為負載電流波形與電壓波形的相位差,相位差越大,說明無功越大。諧波可以理解為負載電流波形與50HZ電壓波形的失真度,失真度越大,說明諧波越大。

針對無功和諧波的治理,目前的技術越來越成熟,手段方法也較多,今后有機會我們陸續以通俗的方式來介紹。

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