電子干貨|電流諧波知識詳解-KIA MOS管
信息來源:本站 日期:2021-08-10
什么是諧波?
我們知道接在電網(wǎng)的負(fù)載可以分為線性負(fù)載和非線性負(fù)載,如下圖1:
虛線代表電壓波形,正常時為電壓220V,頻率50HZ的正弦交流電,當(dāng)負(fù)載電流的波形也是50HZ的正弦波形時,我們稱此類負(fù)載為線性負(fù)載,當(dāng)電流波形相位與電壓一致時,我們稱為阻性負(fù)載,如圖1的黃色線,如常見的白幟燈、電路、電熱水器。
當(dāng)電流相位超前于電壓時,我們稱此類負(fù)載為容性負(fù)載,如圖1中的黑色線,純?nèi)菪载?fù)載比較少,如一般配電室常用的無功補償柜就是純?nèi)菪载?fù)載。
當(dāng)負(fù)載電流相位滯后于電壓波形時,此類負(fù)載稱為感性負(fù)載,如圖1的藍(lán)色線,常見感性負(fù)載如電動機、變壓器、電感式鎮(zhèn)流器日光燈。
以上線性負(fù)載的特點是不管其電流相位超前或滯后于電壓波形,其電流波形一直為正弦波,沒有失真,這是線性負(fù)載的關(guān)鍵。
非線性負(fù)載是指其電流波形呈現(xiàn)為非50HZ正弦波,或者理解為相對50HZ正弦波有較大失真,比如目前常見的負(fù)載:電腦、彩電、電磁爐,工業(yè)上的工頻UPS、變頻器、電鍍等,其負(fù)載電流波形都不是509HZ正弦波,如圖2就是最為常見的單相電源中的電腦、彩電等的電流波形:
可以看出其電流波形相對電壓的正弦波形相差很大,圖3是一般三相電源常見的變頻器輸入電流波形:
圖3也可以看出,其電流波形相對電壓波形失真很大。
這種非正弦波形的負(fù)載,我們就稱之為非線性負(fù)載,其電流波形因為不是50HZ正弦波,在電工學(xué)上可以分解為很多不同頻率的正弦波組成,如3次諧波就是150HZ,5次諧波就是250HZ等,那么這些諧波有什么危害呢?
在日常生活中,有時一開大功率的電磁爐,彩電屏幕上就會出現(xiàn)很多干擾條紋,這就是諧波的在做怪,因為電磁爐是非線性負(fù)載。
我們電網(wǎng)中的設(shè)備都是按照50HZ來設(shè)計的,如電動機、變壓器等,一般諧波過大,則其線圈中要流過150HZ、250HZ等頻率高出50HZ很多的電流,必然導(dǎo)致電動機、變壓器要異常發(fā)熱。
電網(wǎng)中其他設(shè)備按照50HZ供電設(shè)計,一旦同一電網(wǎng)中存在有諧波很大的負(fù)載,就會對其他的用電設(shè)備造成很大的干擾,因為他們的濾波一般都是按照50HZ來設(shè)計,諧波中的高頻成分往往使得其他設(shè)備不能正常工作。
諧波較大時,必然造成其功率因素也不高,這是電網(wǎng)在傳輸一般的有功功率時也要額外傳輸無功功率,造成傳輸線路容量浪費,傳輸變壓設(shè)備容量下降等。
正因為諧波有存在很多危害,目前各國都在重視這點,并陸續(xù)出臺相關(guān)法規(guī),對進(jìn)入電網(wǎng)的設(shè)備,嚴(yán)格規(guī)定其輸入功率因素和電流諧波份量。
在UPS行業(yè),我們稱高輸入功率因數(shù)和低輸入電流諧波的機型為綠色電源,如我司的KR系列,輸入功率因素可以達(dá)到0.99,輸入電流諧波可以達(dá)到5%以下,是真正的綠色電源,
對于大功率的工頻UPS,通過采用非常成熟的12脈沖整流技術(shù)后,也可以將輸入電流諧波降低到10%以內(nèi),在保證高可靠性的同時,也使之稱為綠色電源。
總結(jié)一下:無功可以理解為負(fù)載電流波形與電壓波形的相位差,相位差越大,說明無功越大。諧波可以理解為負(fù)載電流波形與50HZ電壓波形的失真度,失真度越大,說明諧波越大。
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