电网中的谐波一般是如何产生的呢?
家用电器。电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等因具有调压整流装置,会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中,因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小,但数量巨大,也是谐波的主要来源之一。
一 质量不高的发电源会产生谐波:
发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称,铁芯(心)也很难做到绝对均匀一致和其它一些原因,发电源多少也会产生一些谐波,但一般来说很少。
二 输配电系统产生谐波:
输配电系统中主要是电力变压器产生谐波,由于变压器铁芯的饱和,磁化曲线的非线性,加上设计变压器时考虑经济性,它的大小与磁路的结构形式、铁芯的饱和程度有关。其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上,这样就使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。铁芯的饱和程度越高,变压器工作点偏离线性越远,谐波电流也就越大,其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。
三 用电设备产生的谐波:
晶闸管整流设备。我们知道,晶闸管整流装置采用移相控制,从电网吸收的是缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。
电弧炉、电石炉。由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是27次的谐波,平均可达基波的8%20%,最大可达45%。
变频装置。变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成份很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展,对电网造成的谐波也越来越多。
气体放电类电光源。荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性,可知其非线性十分严重,有的还含有负的伏安特性,它们会给电网造成奇次谐波电流。
怎样选择合适的谐波滤波器
选择一个好的产品一定要有据可循,有寻找的方法,谐波滤波器的选择要注意其中截止频率;谐波滤波器的额定电压;谐波滤波器的插入损耗;谐波滤波器的额定电流;谐波滤波器的体积等方面。
1、额定电压
谐波滤波器在正常工作时能够长时间承受的电压,要注意正确选用直流和交流品种,在交流应用场合绝对不能使用直流的品种,否则容易发生击穿。由于几乎所有的电磁兼容试验都有脉冲干扰的项目,因此在选用谐波滤波器时要考虑这种高压脉冲干扰的作用,耐压值需要留有一定的富裕量。
2、谐波滤波器的体积
谐波滤波器的体积与谐波滤波器的额定工作电压、工作电流、截止频率、插入损耗以及制造工艺有关。电气性能基本相同的谐波滤波器,由于不同的制造工艺而导致不同的体积,电气性能接近时,体积较大的谐波滤波器价格较低(适合安装空间较大的场合)。
3、截止频率
谐波滤波器的插入损耗大于3dB的频率点称为谐波滤波器的截止频率,当频率超过截止频率时,谐波滤波器就进入了阻带,干扰信号会受到较大的衰减。根据使用谐波滤波器的场合不同(信号电缆滤波还是电源线滤波),可以用两个方法来确定谐波滤波器的截止频率。在对信号电缆进行滤波时,根据有效信号的带宽来确定,截止频率要大于信号的带宽,这样才能保证有用信号不被衰减。在对电源线或直流信号线,滤波时,由于有效信号的频率很低,信号失真的问题不是主要因素,因此主要根据干扰信号的频率来定,要使干扰频率全部落在谐波滤波器的阻带内。谐波滤波器的截止频率越低,谐波滤波器的尺寸越大,价格越高,因此没有必要时(干扰的频率不是很低时),不要盲目选用截止频率过低的谐波滤波器。
4、额定电流
谐波滤波器在正常工作时能够长时间流过的电流值,额定电流由谐波滤波器的引线直径决定,线径越大,额定电流越大。对于滤波器组件,额定电流还与电感线圈的饱和特性有关,当电流超过额定电流时,谐波滤波器的性能会下降。工作温度范围:谐波滤波器件能保证预定性能和正常工作时所处的环境温度
5、插入损耗
指谐波滤波器在阻带的损耗数值(dB),每一种谐波滤波器都有一张插入损耗与频率对应的表格,选用谐波滤波器时,根据干扰信号的频率和需要衰减的程度确定对插入损耗的要求。需要注意的一点是,产品样本上给出的插入损耗是在50 系统中测量的,实际使用条件如果不是50 ,插入损耗会有差异。
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