諧波是什么？它們來自哪里？我們可以做些什么？

簡(jiǎn)而言之，諧波是電氣系統(tǒng)中的電流，頻率為電源頻率的整數(shù)倍，換句話說，如果電源為50 Hz，則諧波是2 x50Hz=100Hz，3x50Hz=150Hz，4x50 Hz=200 Hz的電流，依此類推。

特定諧波的倍增稱為其“次數(shù)"。例如，150 Hz的諧波為三次諧波。理論上，次數(shù)可以永遠(yuǎn)持續(xù)，但高于50次的諧波通常很小，不需要考慮。為了了解諧波的來源，我們假設(shè)能源供應(yīng)機(jī)構(gòu)提供的電力具有平滑的正弦波電壓波形。如果將該電壓施加到電阻負(fù)載（如加熱元件），則負(fù)載中的電流也將是平滑的正弦波。

但并非所有負(fù)載都是電阻負(fù)載。一些像智能電源和電機(jī)控制器這樣的設(shè)備肯定不是這樣的，施加在這些設(shè)備上的正弦波電壓將產(chǎn)生一個(gè)正弦波失真的電流。這樣的荷載稱為非線性負(fù)載。

有一個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)表明，非線性負(fù)載產(chǎn)生的畸變電流波事實(shí)上，是由電源頻率的電流加上諧波頻率的電流組成。換句話說，非線性負(fù)載產(chǎn)生諧波。

為什么諧波在最近成為如此廣泛的問題？

答案很簡(jiǎn)單，我們現(xiàn)在正在將更多的非線性負(fù)載連接到我們的電氣裝置上。

幾乎所有的電子設(shè)備都是非線性負(fù)載，包括電腦、電視、手機(jī)充電器、微波爐、熒光燈和LED燈、洗衣機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)速度控制器等，它們產(chǎn)生了較大的諧波，除此之外，冰箱和炊具等其他家用電器也越來越多地使用電子控制。

許多家庭和辦公室現(xiàn)在都配備了電動(dòng)汽車充電樁，并且在屋頂上安裝了太陽能電池板。簡(jiǎn)言之，現(xiàn)在非線性負(fù)載無處不在，這意味著諧波也無處不在。

這有關(guān)系嗎？

不幸的是，諧波會(huì)干擾電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。它們最終會(huì)在導(dǎo)體和元件中產(chǎn)生過多的熱量，并可能導(dǎo)致敏感電子設(shè)備出現(xiàn)各種各樣的問題。它們會(huì)使燈光閃爍和電機(jī)嗡嗡作響。它們也是保護(hù)裝置中常見的干擾源。

諧波電流也會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量的準(zhǔn)確性。如果您是一名電工，這一點(diǎn)尤其重要，因?yàn)槟鷮⑹褂眠@些測(cè)量值來證明安裝符合接線規(guī)定，對(duì)于商業(yè)安裝，還要符合電氣和工作規(guī)定。測(cè)量問題的根源在于，如果電源中存在大量諧波，許多較舊的鉗式流量計(jì)將無法獲得可靠的讀數(shù)。

舉個(gè)例子來說

我們最近使用一家品牌制造商提供的標(biāo)準(zhǔn)鉗形儀表，對(duì)提供CFL（緊湊型熒光燈）燈具的電路進(jìn)行了一些測(cè)量。它顯示均方根電流為2.9A，而使用性能更好的鉗形表進(jìn)行的測(cè)量顯示，真實(shí)均方根電流為6.0 A

這就是為什么重要的是要確保您使用的儀器，特別是鉗形儀表，在存在諧波的情況下能夠給出準(zhǔn)確的結(jié)果。

滿足此要求的鉗形表，如Chauvin Arnoux的F407和F607。該系列的鉗形表可以測(cè)高達(dá)25次諧波（1250 Hz），它們還具有TrueRMS測(cè)量功能，這意味著它們提供結(jié)果的準(zhǔn)確性，不取決于電流或電壓的波形是否畸變。

在當(dāng)今世界，幾乎所有的東西都是電子控制的，諧波問題并沒有消失。明智的工程師是那些熟悉這些問題并確保他們能很好地處理這些問題的人。