关于电流谐波的常识
介绍一下关于谐波的常识,希望对各位读者有所帮助
那什么是谐波呢?我们知道接在电网的负载可以分为线性负载和非线性负载,如下图1:
图1
虚线代表电压波形,我们的市电波形正常为幅值220V,频率50HZ的正弦交流电,当负载电流的波形也是50HZ的正弦波形时,我们称此类负载为线性负载,当电流波形相位与电压一致时,我们称为阻性负载,如图1的黄色线,如常见的白帜灯、电路、电热水器。当电流相位超前于电压时,我们称此类负载为容性负载,如图1中的黑色线,纯容性负载比较少,如一般配电室常用的无功补偿柜就是纯容性负载。当负载电流相位滞后于电压波形时,此类负载称为感性负载,如图1的蓝色线,常见感性负载如电动机、变压器、电感式镇流器日光灯。
以上线性负载的特点是不管其电流相位超前或滞后于电压波形,其电流波形一直为正弦波,没有失真,这是线性负载的关键。
非线性负载是指其电流波形呈现为非50HZ正弦波,或者理解为相对50HZ正弦波有较大失真,比如目前常见的负载:电脑、彩电、电磁炉,工业上的工频UPS、变频器、电镀等,其负载电流波形都不是509HZ正弦波,如图2就是最为常见的单相电源中的电脑、彩电等的电流波形:
图2
可以看出其电流波形相对电压的正弦波形相差很大,图3是一般三相电源常见的变频器输入电流波形:
图3
图3也可以看出,其电流波形相对电压波形失真很大。这种非正弦波形的负载,我们就称之为非线性负载,其电流波形因为不是50HZ正弦波,在电工学上可以分解为很多不同频率的正弦波组成,如3次谐波就是150HZ,5次谐波就是250HZ等,那么这些谐波有什么危害呢?
在日常生活中,有时一开大功率的电磁炉,彩电屏幕上就会出现很多干扰条纹,这就是谐波的在做怪,因为电磁炉是非线性负载。我们电网中的设备都是按照50HZ来设计的,如电动机、变压器等,一般谐波过大,则其线圈中要流过150HZ、250HZ等频率高出50HZ很多的电流,必然导致电动机、变压器要异常发热。
电网中其他设备按照50HZ供电设计,一旦同一电网中存在有谐波很大的负载,就会对其他的用电设备造成很大的干扰,因为他们的滤波一般都是按照50HZ来设计,谐波中的高频成分往往使得其他设备不能正常工作。
谐波较大时,必然造成其功率因素也不高,这是电网在传输一般的有功功率时也要额外传输无功功率,造成传输线路容量浪费,传输变压设备容量下降等。
正因为谐波有存在很多危害,目前各国都在重视这点,并陆续出台相关法规,对进入电网的设备,严格规定其输入功率因素和电流谐波份量。
在UPS行业,我们称高输入功率因数和低输入电流谐波的机型为绿色电源,如我司的KR系列,输入功率因素可以达到0.99,输入电流谐波可以达到5%以下,是真正的绿色电源,对于大功率的工频UPS,通过采用非常成熟的12脉冲整流技术后,也可以将输入电流谐波降低到10%以内,在保证高可靠性的同时,也使之称为绿色电源。
最后我们总结一下:无功可以理解为负载电流波形与电压波形的相位差,相位差越大,说明无功越大。谐波可以理解为负载电流波形与50HZ电压波形的失真度,失真度越大,说明谐波越大。
针对无功和谐波的治理,目前的技术越来越成熟,手段方法也较多,今后有机会我们陆续以通俗的方式来介绍。
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