三次谐波的危害
在电力系统中,正常供电频率是50HZ,所谓“三次谐波”,就是在50HZ的电路中,夹杂有150HZ的交流正弦波,这个150HZ的交流正弦波由于是50HZ的三倍,于是称之为三次谐波。三次谐波污染主要存在于低压配电网中,当计算机信息设备、节能灯等作为负载,相线的电流达到额定负荷时,由于大量3次谐波电流360度叠加到零线上,零线上的电流必然会过流。由于零线上通常没有保险装置,不能像相线那样在过流的情况下自动断开。因此,零线上发生过流必然会导致零线过热、开关柜中零线电流过大,不仅会导致频繁跳闸等误动作,还容易引发火灾等安全事故。
在现实生活中,电视机和计算机的电流均为很窄的脉冲波,这是很典型的单相整流电路的电流波形,实际上,任何使用开关电源作为直流电源的设备都会产生这种电流的波形。这是三次谐波电流的主要来源。
三次谐波的产生原因
一般来说, 理想的交流电源应是纯正弦波形,但因现实世界中的输出阻抗及非线性负载的原因,,导致电源波形失真。 若电压频率是50Hz,,将失真的电压经傅立叶转换分析后,可将其电压组成分解为除了基频(50Hz)外,倍频(100Hz, 150Hz,…。。)成份的组合。其倍频的成份就称为谐波。
照明工程中大规模使用高强度气体放电灯、LED灯、荧光灯等,造成大量的谐波电流,因而只要电流波形不是正弦波,其中就包含了谐波电流的成分。
单相整流电路的电流是脉冲状的。如果三条相线上的电流是脉冲状的。由于脉冲很窄,因此当第一相上出现电流时,第二相和第三相上的电流为0.因此零线上不会发生抵消,相线上出现的每个电流脉冲也会出现在零线上。这种现象解释了当负载为计算机时,即使负载平衡,中线上仍然有电流的现象。
中线上的电流脉冲数是相线上的电流脉冲数的3倍,根据电流有效值的计算方法,中线上的电流会达到相线的1.7倍。如果整流电路的电流的脉宽大于60°,就会在中线上发生重叠现象,这时中线上的一部分电流发生抵消,实际的零线电流会小于相线电流的1.7倍。
三次谐波阻抗怎么求
RC串联电路的阻抗表达式如下:
Z=R-j/2πfC
三次谐波的频率为基波频率的3倍,其容抗(-j/2πfC)为基波容抗的1/3。
因此,三次谐波阻抗为:
Z=3-j。
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