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技术指南
电力系统中的谐波：总谐波失真、谐波源及测量
理想的交流电源在北美（其他大多数国家为 50 Hz）提供 60 Hz 的纯净正弦波。然而，许多现代负载所汲取的电流并非正弦波。其畸变电流可描述为基波与电源频率整数倍的其他正弦波之和。这些额外成分称为谐波。本文将解释什么是谐波、总谐波畸变（THD）是如何定义的，以及哪些设备会产生谐波。对变压器、电机、电容器和保护装置的影响在谐波对电气设备的影响 中有所阐述。 线性与非线性负载 线性负载 在每一时刻所汲取的电流都与施加的电压成正比。电阻加热器、白炽灯和直接接线的感应电机接近线性：即使电流在时间上相对于电压有所偏移，其电流仍为正弦波。 非线性负载 所汲取的电流不遵循电压的波形。典型例子是连接电容器的二极管整流器：电流仅在每个电压半周的峰值附近流动，即电源电压高于电容器电压时。结果是一系列短促、高耸的电流脉冲。从数学上讲（通过傅里叶分析），任何此类重复波形都可以分解为基波与谐波之和。 在基波中加入单一的 5 次谐波（计算得出）。 谐波次数、频率与序列 谐波次数 h 是基波频率的整数倍。在平衡三相系统中，每个次数也具有相位序列，这关系到其在电机和零线中的表现： 次数 (h) 60 Hz 下的频率 50 Hz 下的频率 序列（平衡三相） 1（基波） 60...
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技术指南
谐波对电气设备的影响及如何减少谐波
变频器、整流器、UPS系统和开关电源都以短脉冲电流而非平滑的正弦波取电。这些脉冲中包含谐波：即频率为供电频率（50或60 Hz）整数倍的电流。在仅有几台变频器的工厂中，其影响通常很小。在大部分负载为电子设备的工厂中，谐波可能导致变压器和中性线过热、损坏电容器组、无明显原因跳闸以及使仪表读数不准。本文将逐一探讨这些影响以及通常的缓解方法。基础知识（什么是谐波、THD如何计算以及谐波的来源），请参阅电力系统中的谐波 。 变压器 承受谐波电流的变压器实际运行温度高于其名牌额定负载所反映的温度。两种损耗机制随频率增加而增大： 绕组中的涡流损耗 大致与谐波次数的平方成正比，因此即使是较小的5次或7次谐波电流也会产生不成比例的热量。 铁芯夹板、油箱和结构件中的杂散损耗 也会随频率增加而增大。 实际结果是：主要为变频器或电子负载供电的变压器可能需要降额使用，或者更换为专为非线性负载设计的机型（通常称为K级变压器，K因子表示该设计可承受多少谐波发热）。在三相三线制变压器中，三倍频谐波电流也会在三角形绕组内循环，产生主侧仪表无法显示的额外热量。 中性线导体和三倍频谐波 在采用线性负载的平衡三相四线系统中，三相电流在中性线处相互抵消。三倍频谐波（3次、9次、15次等）不会相互抵消：它们在三相上彼此同相，因此会叠加在中性线中。单相电子负载，如计算机、LED驱动器和小功率电源，是主要来源。 在每相仅包含基波和3次谐波的平衡系统中，中性线所承载的电流是单相3次谐波电流的三倍。下表展示了其具体含义： 每相3次谐波（占基波的百分比） 相电流（有效值，占基波的百分比） 中性线电流（占基波的百分比） 中性线/相电流比 20% 102% 60% 0.59 35.4% 106% 106% 1.00 50% 112% 150% 1.34 70%...