交流电机的谐波问题

谐波分析一、谐波的相关概述谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般来说是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量，其实谐波是一个正弦波分量。

谐波产生的根本原因是非线性负载造成电网中的谐波污染、三相电压的不对称性.由于非线性负荷的存在，使得电力系统中的供电电压即便是正弦波形，其电流波形也将偏离正弦波形而发生畸变。

当非正弦波形的电流在供电系统中传输时,将迫使沿途电压下降，其电压波形也将受其影响而产生不同程度的畸变，这种电能质量的下降会给电力系统和用电设备带来严重的危害。

电力系统中的谐波源主要有以下几类：（1）电源自身产生的谐波.因为发电机制造的问题，使得电枢表面的磁感应强度分布偏离正弦波，所产生的电流偏离正弦电流。

（2）非线性负载，如各种变流器、整流设备、PWM变频器、交直流换流设备等电力电子设备。

（3）非线性设备的谐波源,如交流电弧炉、日光灯、铁磁谐振设备和变压器等。

二、谐波的危害谐波对电力系统的危害主要表现在：（1）谐波使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗, 降低发电、输电及用电设备的效率.（2）谐波影响各种电气设备的正常工作。

（3）谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，引发严重事故（4）谐波会导致继电保护和自动装置误动作，并使电气测量仪表计量不准确。

（5）谐波对临近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量；重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

三、谐波的分析由于谐波导致的各种各样的事故和故障的几率一直在升高,谐波已成为电力系统的一大公害.我国对于谐波相关工作的研究大致起源于20世纪80年代。

我国国家技术监督局于93 年颁布了国家标准《电能质量-一公用电网谐波》（GB/T 14549—1993）。

该标准对公用电网中各个等级的电压的限用值、电流的允许值等都做了相应的规定，并以附录的形式给出了测量谐波的方法和数据处理及测量仪器都作了相应的规定。

电机的三次谐波全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：电机是一种将电能转换为机械能的设备，广泛应用于工业生产和日常生活中。

在电机的运行过程中，会产生各种谐波现象，其中三次谐波是影响电机性能和电网稳定性的重要因素之一。

三次谐波是指电压或电流的频率为基波频率的三倍的谐波分量。

在电机中，由于电机线圈的电感作用，电压和电流的波形不再是正弦波，而是含有谐波分量。

当电压和电流中存在较大的三次谐波时，会导致电机运行不稳定、损耗增加、噪音增加等问题。

三次谐波会对电机产生一系列影响。

三次谐波会使电机的工作效率降低。

由于三次谐波会引起磁场的变化，使得电机在工作时出现额外的电磁损耗，从而降低了电机的效率。

三次谐波还会引起电机的噪音增加。

当电机中存在大量三次谐波时，会导致电机内部的振动加剧，产生更多的噪音。

这不仅会对工作环境造成噪音污染，也会影响电机的寿命和稳定性。

三次谐波还会对电网的稳定性产生负面影响。

当电机中存在大量的三次谐波时，这些谐波会通过电网传播到其他设备和系统中，引起电网电压的不稳定，甚至引发电网谐波污染。

这会对电网的正常运行造成干扰，影响其他设备的性能，甚至会导致设备的故障和损坏。

为了减少电机中的三次谐波，可以采取一些措施。

首先是优化电机设计和选用合适的材料。

在电机设计阶段，可以采用合理的绕组结构和材料，减少电机中的电感和电阻对谐波的影响，从而减少三次谐波的产生。

其次是通过滤波器和变流器来控制三次谐波。

在电机运行时，可以通过安装滤波器和变流器来消除三次谐波，减少对电机的影响。

三次谐波是影响电机性能和电网稳定性的重要因素之一。

了解三次谐波的产生机理和影响，采取有效措施减少三次谐波的产生，对于保障电机的正常运行和电网的稳定性具有重要意义。

希望通过对三次谐波问题的深入研究和解决，能够提高电机的运行效率和电网的稳定性，推动电力行业的发展。

第二篇示例：让我们来了解一下什么是三次谐波。

在电机运行过程中，电流和电压中不仅含有基波（即电源频率的谐波），还可能存在着一些非整数倍于电源频率的谐波，这些非整数倍谐波便是电机的谐波成分。

谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。

以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真在电力系统中对谐波的抑制就是如何减少或消除注入系统的谐波电流,以便把谐波电压控制在限定值之内,抑制谐波电流主要有四方面的措施: 1)降低谐波源的谐波含量。

也就是在谐波源上采取措施,最大限度地避免谐波的产生。

这种方法比较积极,能够提高电网质量,可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。

2)采取脉宽调制(PWM)法。

采用脉宽调制(PWM)技术,在所需要的频率周期内,将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲,这种方法可以大大抑制谐波的产生。

3)在谐波源处吸收谐波电流。

这类方法是对已有的谐波进行有效抑制的方法,这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。

4)改善供电系统及环境。

对于供电系统来说,谐波的产生不可避免,但通过加大供电系统短路容量、提高供电系统的电压等级、加大供电设备的容量、尽可能保持三相负载平衡等措施都可以提高电网抗谐波的能力。

选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡,可以有效地减小谐波对电网的影响。

谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电,承受谐波的能力将会增大。

交流电机中5次谐波和基波旋转方向-回复标题：交流电机中5次谐波和基波旋转方向解析引言：交流电机在各个工业领域发挥着至关重要的作用，它通过不断旋转的转子带动负载工作。

然而，在电机运行过程中，会产生一些谐波频率，其中5次谐波是比较常见的一个。

本文将从基本概念入手，一步一步介绍交流电机中5次谐波的产生和基波的旋转方向。

第一部分：交流电机基本概念及原理1. 交流电机的结构交流电机主要由固定的定子和旋转的转子组成。

定子是由线圈和铁芯构成的，而转子则是由导体和铁芯组成的。

2. 旋转磁场产生的原理当电机通电后，定子线圈中的电流会产生一个旋转磁场。

这个旋转磁场由基波频率的磁通量组成，用来驱动转子旋转。

第二部分：谐波的产生和影响1. 谐波的概念谐波是指频率为基波倍数的波动，例如2次、3次、4次等。

在交流电机中，各种谐波频率的波动都会对电机运行产生影响。

2. 谐波的产生原因谐波的产生主要是由于电机内部部件的非线性特性引起的，如铁心的饱和、空隙不对称、电感的变化等。

而5次谐波是由电机的非线性电感引起的。

第三部分：5次谐波的产生和特点1. 5次谐波产生的原因5次谐波主要是由于电机磁路中的非线性电感引起的。

当电机工作在饱和区域时，电感会随着电流的增加而减小，导致谐波的产生。

2. 5次谐波的特点5次谐波的频率是基波频率的5倍，且具有相对较大的幅值。

它会引起电机中的电流波形畸变、功率因数下降和电机效率降低等问题。

第四部分：基波旋转方向与5次谐波的关系1. 基波旋转方向的定义基波旋转方向是指电机运行时转子的转动方向，通常选择顺时针或逆时针方向。

2. 基波旋转方向与5次谐波的关系基波旋转方向与5次谐波并没有直接的因果关系。

基波旋转的方向是由电机的设计和接线方式决定的，而5次谐波则是由电机内部非线性特性引起的。

结论：交流电机中的5次谐波是由电机的非线性电感引起的，产生的原因与基波旋转方向无直接关系。

5次谐波会对电机的运行产生一些负面影响，例如电流波形畸变、功率因数下降和电机效率降低等。

变频器产生谐波的危害及解决方法摘要：在交流变频调速方式中，变频器作为一种频率可变的交流电动机驱动器，因其节能效果明显、精度高、运行可靠、维护简单等优点，已经广泛应用于电力、机械、工业、生活等各个领域中。

但变频器主要组成器件是电力电子元件，具有非线性特性及其冲击性用电工作方式，会产生大量谐波，严重干扰电力系统，所以变频器谐波问题日益引起人们的关注。

关键词：变频器；谐波；危害变频器控制的系统具备精度高，运行可靠、调节方便、维护简单、网络化等优点，使得变频器在交流调速领域中得到了很大的发展，已经广泛应用于电力、工业、生活等各个领域。

但变频器的高频基波，高次谐波对电网和其他设备带来的干扰问题亦倍受关注。

一、变频器谐波产生的原因谐波产生的根本原因是由于变频器本身的高频基波所产生。

将直流电通过斩波的方式得到一组脉冲宽度和频率可调的方波脉冲串。

脉冲串的功率包络线近视于正弦波的波形，而基波的实质还是方波脉冲。

而方波是由无限次奇次谐波组成的。

谐波是正弦波，谐波频率是基波频率的奇数倍。

影响最严重的是3次5次7次9次谐波。

从结构组成上变频器可分为直接变频和间接变频两大类。

目前应用较多的还是间接变频器。

间接变频器主电路为交-直-交结构，经三相桥式不可控整流成直流电压，经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可调的交流信号。

变频器就是利用这一原理将50Hz的工频交流电通过整流和逆变转换为频率可调的交流电源。

变频器输入部分为整流电路，输出部分为逆变电路，这些都是由电力电子非线性元件组成的，这些电力电子装置成为变频器最主要的谐波源。

因此在其开断过程中其输入端和输出端都会产生谐波。

二、谐波的危害一般来讲，变频器对容量相对较大的电力系统影响不很明显，而对容量小的系统，谐波产生的干扰就不可忽视，谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，给周围的通信系统和公用电网以外的设备带来危害。

谐波污染对电力系统的危害严重性主要表现在：1、谐波对供电线路产生了附加谐波损耗。

谐波原理及治理方法一、1. 何为谐波？在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。

当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。

谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。

谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。

谐波可以区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为l00Hz，3次谐波则是150Hz。

一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。

在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。

对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。

“谐波”一词起源于声学。

有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。

傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。

电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。

当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。

1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。

到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。

70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。

世界各国都对谐波问题予以充分和关注。

国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。

谐波研究的意义，道理是因为谐波的危害十分严重。

谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。

谐波电流对配电系统及其馈电的设施具有明显影响。

在规划系统扩建或改造时必须考虑它们的影响。

此外，确定非线性负载的规模和位置也是所有维护、故障排除和修理计划的重要组成部分之一。

现代电力系统中的谐波问题谐波是指正常电流波形的一种失真，一般是由非线性负载发射的。

开关模式电源(SMPS)、调速电机及驱动、复印机、个人电脑、激光打印机、传真机、电池充电器以及UPS 等都属于非线性负载。

单相非线性负载在现代办公大楼中较为常见，而三相非线性负载则普遍存在于工厂和工业车间里。

多数配电系统上的大部分非线性电力负载来自SMPS设备。

比如，所有计算机系统使用SMPS把市电交流电压转换为供内部电子设备使用的稳定低压直流电。

这些非线性电源会产生高振幅短脉冲电流，造成电流和电压波形严重失真——谐波失真，一般按总谐波失真(THD)衡量。

该失真向后传播回到电源系统，将影响连接在同一电源上的其他设备。

多数电力系统可以容忍一定程度的谐波电流，但当谐波在总负载中所占比例较为明显时就会出现问题。

随着这些频率较高的电流流经电力系统，它们会造成通信错误、过热和硬件受损，比如：配电设备、电缆、变压器、备用发电机等过热谐波阻抗造成的高电压和环流发热并浪费电能的高中性线电流因电压失真严重导致设备故障增大了连接设备中的内部能耗，造成元器件失效并缩短使用寿命支路断路器伪跳闸计量错误配线和配电系统失火发电机失效高振幅系数及有关问题降低系统功率因数，导致可用功率减小(kW对kVA)和每月电费处罚谐波技术概览谐波是频率达基频整数倍的电流或电压。

如果基频为60Hz，那么第2谐波为120 Hz，第3谐波为180 Hz等(见图1)。

当谐波频率占主导时，配电盘和变压器会与高频谐波产生的磁场形成机械共振。

发生这种情况时，配电盘或变压器会振动并针对不同谐波频率发出蜂鸣声。

第3到第25谐波频率是配电系统中最为常见的频率范围。

图1 电流波形的谐波失真所有周期波都会随各种频率的正弦波产生。

电力系统谐波问题分析及防治措施摘要：电力谐波会增加电能损耗、降低设备寿命,威胁电力设备和用电设备安全可靠运行,并对周边的通讯等设施造成干扰。

分析电网谐波的产生和影响,并及时提出谐波的综合治理办法,对于防止谐波危害、提高电能质量是十分必要的。

本文概述了谐波及其产生、谐波的危害,以及谐波治理方法。

关键词：电力系统；谐波；来源；危害；治理方法谐波的定义与来源1、谐波的定义国际上对谐波公认的定义是：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍”。

在电力系统中，谐波分为谐波电压和谐波电流，其对系统的影响通常用“谐波含有率”和“总谐波畸变率”两个参数来衡量。

具体定义如下:谐波含有率:第h次谐波分量方均根值与基波分量方均根值之比。

HRU(h次谐波电压含有率)，HRI(h次谐波电流含有率);总谐波畸变率:除基波外的所有谐波分量在一个周期内的方均根值与基波分量方均根值之比。

U，I;THD(总谐波电压畸变率)，THD(总谐波电流畸变率);谐波含有率仅反应单次谐波在总量中的比重，而总谐波畸变率则概括地反映了周期波形的非正弦畸变程度。

谐波按矢量相序又可分有正序谐波、负序谐波和零序谐波。

所谓正序是指，3个对称的非正弦周期相电流或电压在时间上依次滞后120°，而负序滞后240°，零序則是同相。

其特征如表1:表1 正序谐波=3h-2，负序谐波=3h-1，零序谐波=3h。

在平衡的三相系统中，由于对称关系，不会在供电电网中产生任何偶次谐波。

谐波的定义与来源具体来说谐波产生的原因有以下三个方面：(1) 发电源的质量不高而产生的谐波发电机的结构中，由于三相绕组在制作上无法做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致，所以磁通密度沿空间的分布只能做到接近正弦分布，所以磁通中都有高次谐波，电势中也就有高次谐波，其中三次谐波占主要成分[2]。

(2) 输配电系统产生的谐波在输配电系统中则主要是变压器产生谐波，变压器饱和时的励磁电流只含有奇次谐波，以3次谐波最大，可达额定电流0.5%，对于三相变压器，3倍次谐波的磁通经由邮箱外壳构成闭合磁路，因而磁通中对应该次的谐波较小（单相铁芯的10%），绕组中有三角形接法时，零序性谐波电流在闭合的三角形接线中环流而不会注入电网。