北京领步专家讲堂—典型谐波源的特征

返回列表来源：领步电能质量发布时间：2016-02-03分享加入收藏关注：-

从工作原理来分，产生谐波的谐波源主要有三类，今天领步小编就带大家来简单了解一下：
（1）铁磁饱和型

主要指各种带铁心的电力设备，铁芯饱和电流、励磁电流及在投入或电压恢复时的励磁涌流都是非正弦波，含有高次谐波，这也是供电系统的谐波源，典型的如变压器、电抗器、互感器等。

例如：当变压器正常运行时，铁芯处于磁饱和状态。当外施电压是正弦波时，主磁通也是正弦波。由于铁芯饱和，励磁电流波形畸变为尖顶波，同时考虑到磁滞影响，励磁电流波形不再是对称于Z大值。谐波电流的大小与变压器的铁芯材料、磁通密度、结构和使用条件等因素有关，取决于铁芯的饱和程度。变压器励磁电流的特征谐波以3、5、7次为主， 3次谐波电流约占15%~55%，5次谐波电流约占3%~25%，7 次谐波电流约占 2%~10%。变压器在空载或轻载投入时产生励磁涌流，励磁电流中除基波以外，还含有数值很大的直流分量、奇次谐波和偶次谐波，变压器励磁涌流的特征谐波以 2、3、4 次为主，2 次谐波电流约占 65%，3 次谐波电流约占30%，4 次谐波电流约占 7%左右。
（2）电子开关型

主要指各种交直流换流设备，如整流器、逆变器、双向晶闸管及可控硅开关设备等。广泛应用与冶金、化工、电气化机车等行业，包括家用电器、节能灯具和电力系统直流输电等都是电子开关型谐波源。典型的谐波源如电力机车，变频器，中频炉，电化学槽，轧机，家用电器（电视机、节能灯、计算机、空调机、电冰箱、洗衣机等）。

电子开关型负载产生的特征谐波主要与整流器的脉动数相关，6 脉动的整流器产生的主要谐波是 5、7、11、13 次，其中 5、7 次Z大，5 次Z大可达 总谐波值20%，7 次可达 12%。12 脉动的整流器产生的主要谐波是 11、13、23、25 次，其中 11、13 次Z大，5 次、7 次谐波明显减少，总电流畸变率约在 10%左右。6 脉动整流器主要用于较小容量设备，较大容量设备采用 12 脉动，但是 12 脉动整流器的系统复杂而且成本高而应用较少。家用电器虽然单个产生的谐波量较少，但由于数量多且同时使用频率高，具有集群效应，家用电器的谐波问题越来越引起大家重视，主要产生 3、5、7、9次谐波， 其中以 3、 5、 7 次尤为严重， 3 次谐波电流 约为8%~10%， 5 次谐波电流约为 3%~9%，7 次谐波电流约为 3%~6%， 电子整流器型荧光灯产生的 3 次谐波电流可达 75%~85%。

（３）电弧型

主要指各种炼钢炉、金属熔化设备、电焊机群等。电弧炉是利用电弧的热量熔化金属原料， 在熔化期内， 由于熔化的炉料倒塌，使电极发生短路，引起电流冲击。由于电极分别控制，三相电弧炉的各相电阻也不可能同步变化， 甚至差异很大，造成三相电流不对称。 此外电弧电阻负载又是非线性的，并且随着电弧电压瞬时值的变化而变化。因此电弧炉是一种冲击性、不对称、时变的非线性负荷，是系统中另一种主要的谐波源。

虽然，各种电弧炉的特性和运行方式不同，但在熔化初期电弧炉电流含有较多的奇次和偶次谐波，其中 2 次谐波占 17%，3 次谐波占 33%，4 次谐波 占4%，5 次谐波占 13%，6 次谐波 占6%，7 次谐波占 9%；在熔化期电流中偶次谐波减少，以奇次谐波为主，其中 3 次谐波占 4%，5 次谐波占 3.2%；在精炼期，由于负荷较平稳，电流中奇次谐波和偶次谐波都很小。

电焊机群属冲击性不平衡负载，所产生的谐波含量主要由整流及铁心饱和俩部分构成，根据其输入电压不同，其波形畸变率也不同，激励电压较小时，此时铁心尚处于非饱和阶段，非线性电感电流值与外加激励成正比增长。当外加激励使铁心磁状态工作点处于饱和时， 非线性电感上的电流显著增大， 电流波形畸变越来越严重。其产生的谐波以 3、5 次为主，3 次谐波含量在 6%~25%，5 次谐波含量在1%~9%，由于谐波含量变化大，谐波治理一定要动态跟踪。

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