新聞詳情
諧波對各類用電設備的影響有哪些？
日期：2025-05-01 04:16
瀏覽次數：3839
摘要： 一、諧波對各種類型電動機的影響
由於集膚效應、磁滯、渦流等現象將隨著諧波次數的增高而使得各類旋轉電機的鐵芯和繞組中產生的附加損耗增加。在通常的工業用戶中，各類電動機負載往往要占整個負載的80%-85%。由此可見，諧波對一般的工業用戶帶來很大的不必要的電能損耗。此外，諧波造成的電機轉子的脈衝轉矩也將使電機的轉軸產生振動，使設備造成疲勞過度而損壞。
二、諧波對各類變壓器的影響
由於諧波造成的變壓器鐵芯的磁通量的減少和變壓器繞組中的導線的集膚效應加大，也就是*通常的鐵損、銅損增加、必然造成變壓器工作溫...
一、諧波對各種類型電動機的影響
由於集膚效應、磁滯、渦流等現象將隨著諧波次數的增高而使得各類旋轉電機的鐵芯和繞組中產生的附加損耗增加。在通常的工業用戶中，各類電動機負載往往要占整個負載的80%-85%。由此可見，諧波對一般的工業用戶帶來很大的不必要的電能損耗。此外，諧波造成的電機轉子的脈衝轉矩也將使電機的轉軸產生振動，使設備造成疲勞過度而損壞。
二、諧波對各類變壓器的影響
由於諧波造成的變壓器鐵芯的磁通量的減少和變壓器繞組中的導線的集膚效應加大，也就是*通常的鐵損、銅損增加、必然造成變壓器工作溫度上升，形成惡性循環，降低效率。一般來說，諧波容易造成星形變壓器產生的諧振現象，對三角變壓器在繞繞組中形成的環流而過熱。
三、諧波對用戶供電係統中電纜的影響
由於用戶係統中導線阻抗的頻率特性，導線的電阻會隨著頻率的升高而增加，又由於導線中集膚效應的作用，諧波會使得用戶自身供電係統中導線的附加損耗增加。尤其值得注意的是這類諧波還會使得三相供電係統中的中性線的電流增大，導致中性線過載，大大浪費了用戶的用電成本。
又由於輸電導線不可避免的存在分布的線路電感和對地電容，當這類諧振產生的過電壓和過電流反過來又對上述相關設備造成很大的危害。
四、諧波對各類電力電容（包括補償電容）的影響
由於大部分電容器的電容對高次諧波呈現低阻抗，從而在高次諧波的影響下很容易被擊穿，有的電容器和係統電路中的感抗組成的諧振回路的諧振頻率等於或接近與某次諧波分量的頻率時，就會使得諧波電流放大，引起電容過熱，過電壓而不能正常工作，或加速電容器老化，縮短壽命。
五、諧波對通信係統的乾擾影響
通信係統少不了的換流設備和UPS設備本身是很嚴重的諧波源，這類設備產生的諧波頻率一般在3-10KHz之間，該頻率的諧波必然會乾擾載波通信的正常工作，由此產生的乾擾電壓將會嚴重影響通信線路的通信質量，甚至在某些情況下還會造成通信線路的中斷等嚴重後果。
六、諧波對自動化流水線、數控機床、工作母機類精密設備的影響
眾所周知，絕大部分的數控類設備都通過一係列的交、直流電機，通過變頻調速來控製的，在次過程中的諧波瞬間脈衝會引起控製元件的誤動作，尤其是由於數控設備中的控製芯片中的電容受到諧波的影響，很容易老化甚至短路，引起設備不能工作。另外在這類精密加工設備的各類繼電器的接觸點上，在諧波的作用下很容易形成一個氧化碳的膜層，既增加了接觸點的阻抗，又大大降低了控製器的靈敏度。
七、諧波對整流器器件的影響
任何一種整流裝置在每一導通和換相過程中都會產生電壓的突跳，從而形成大量的各次諧波存在，是公認的*大諧波源。這些諧波在給整流設備，電抗器，整流變壓器帶來過熱、振動和噪音的同時，造成的電能的損耗是很大的，先僅就整流變壓器作為例子來說明具體損耗的百分率：根據變壓器的電能損耗公式：W（KWH）=M（磅）×△T（℃）×H（小時）×0.293×10-3這裡W作為由於變壓器溫度升高的電能損耗數：M作為變壓器的質量，用磅表示：△T作為溫度邊變換量，用華氏計算：△T=T2 –T1=（T2℃×9/5）-（T1℃×9/5）：H作為工作小時：0.293為常數。
例如一個10，000KVA的整流變壓器，質量為10噸，約20，000磅，T從20℃升高到40℃即40×9/5-20×9/5=36℃=△T，一年工作以8小時計，則一年由於該變壓器溫升所消耗的電能為；W=20，000×36×8，000×0.293×10-3=1.687,680KWH(度)以10,000KVA的整流變壓器正常工作的負載率為90%計算,一年共耗電:10,000×0.9×8,000=72,000,000KWH(度).則僅僅由於變壓器升溫所浪費的電能要占到總耗電的1,687,680/72,000,000=2.3% 。
八、諧波對諸如銀行、海關、證券公司、機場等區域聯網作業的用戶的影響
為確保大區域聯網工作的網絡平台能正常運行，UPS設備對這類用戶是必不可少的。但是UPS在整流充電過程中的諧波一方麵會影響到計算機網絡中來，造成網絡莫名其妙的雪崩停機、出錯、死機等。另一方麵，這些諧波反過來有使UPS中的蓄電池內的極板加速氧化，而逐漸失效，嚴重的將根本起不到間斷的電源的本身作用，從而對上述重要用戶帶來很大的危害。
九、諧波對雷達係統、測控設備的影響
航天航空的地麵測控係統，雷達係統的正常工作關係到國家人民的巨大利益，設備供電電源中任何瞬時脈衝、浪湧和諧波都會引起各類精密測試儀器、控製係統一連串的不正常的反應，哪怕某一個繼電器的接觸點由於諧波造成的接觸點表麵形成阻抗很小的氧化膜，使繼電器靈敏度降低而造成的危害將是無法彌補的。
十、諧波對各類蓄電池充電器設備的影響
無論是UPS中的蓄電池還是汽車、地鐵、電動車甚至小到手機中的蓄電池，大家都做到普通的現象就是使用一段時間後蓄電池電量會大大低於原出廠標定值，有些生產這類蓄電池的廠家也會由於電池達不到設計值而想儘辦法。其實真正的原因是在蓄電池的充電過程中電源中由於整流、換流等非線性原理，使諧波的含量很高，不但使各類蓄電池的極板表麵嚴重氧化而充電不足，而且使充電過程中的電能的浪費達到驚人的程度。
十一、諧波對現代化醫療設備的影響
隨著各種先進醫療設備（磁共振成像(MRI)、二維圖像彩色B超儀、全身螺旋CT掃描儀、單（雙）光子發射計算機斷層掃描機、全自動生化儀、采用電磁波技術的碎石機、胃腸斷層掃描機、高頻電刀、多功能微波**儀等）的引進與使用，各種電子電路和電力電子技術在現代醫院的應用，生物醫學工程在現代化醫院中所起的作用越來越重要。醫療設備的更新換代日新月異，醫院的電磁環境發生了極大變化，而且這種變化愈演愈烈。現代化醫院通過不斷引入新型、複雜的電子醫療係統來提高醫療服務水平。但是，如果缺乏適當的防範措施，新設備係統的正常運轉可能受到潛在的電磁乾擾的威脅，進而降低新設備應帶來的效益。高精尖的醫療設備更是決定著醫療服務水平。醫療儀器設備種類、規模和先進程度成為現代化醫院的一個重要標誌。然而現代科學技術這把"雙刃劍"也悄然將電磁汙染的陰影籠罩在醫院上空。
電磁乾擾、電磁敏感度和諧波乾擾問題是醫院投資人、管理人及現代電氣工程設計和研究人員在設計過程中必須考慮的問題。一方麵這是因為當前電子技術正朝著高頻、高速、高靈敏度、高可靠性、多功能、小型化方向發展，導致了現代電子設備產生和接受電磁乾擾的幾率大大增加;另一方麵，隨著電力電子裝置本身功率容量和功率密度的不斷增大，電網及其周圍的電磁環境遭受的汙染（包括諧波乾擾）也日益嚴重，電磁乾擾不僅降低設備的整體效率，還會嚴重危及醫護、病員的健康和生命，是個不容忽視的大問題，亟待重視。所以電磁乾擾和諧波乾擾已成為許多電子設備與係統能否在應用現場正常可靠運行的主要障礙之一。
十二、諧波對廣電設備的影響
電視台演播設備和廣播發射及接受設備由於使用了大量的數字化控製係統，大量的非線性設備的使用必然產生以高次諧波為主的各種電源汙染。一般的數字邏輯控製設備對脈衝電壓特彆敏感，高頻諧波電流會使導線回路及電子零件感應電壓雜波，使電壓畸變以至增加通過零電壓的次數而使微電腦產生誤動作，使設備造成莫名其妙的故障，影響到演播係統的正常工作。高次諧波不僅對數控設備造成影響，還會使可控矽調光燈的使用壽命大為降低，音頻係統產生噪音，無線話筒產生雜音甚至無法工作等。
由於集膚效應、磁滯、渦流等現象將隨著諧波次數的增高而使得各類旋轉電機的鐵芯和繞組中產生的附加損耗增加。在通常的工業用戶中，各類電動機負載往往要占整個負載的80%-85%。由此可見，諧波對一般的工業用戶帶來很大的不必要的電能損耗。此外，諧波造成的電機轉子的脈衝轉矩也將使電機的轉軸產生振動，使設備造成疲勞過度而損壞。
二、諧波對各類變壓器的影響
由於諧波造成的變壓器鐵芯的磁通量的減少和變壓器繞組中的導線的集膚效應加大，也就是*通常的鐵損、銅損增加、必然造成變壓器工作溫度上升，形成惡性循環，降低效率。一般來說，諧波容易造成星形變壓器產生的諧振現象，對三角變壓器在繞繞組中形成的環流而過熱。
三、諧波對用戶供電係統中電纜的影響
由於用戶係統中導線阻抗的頻率特性，導線的電阻會隨著頻率的升高而增加，又由於導線中集膚效應的作用，諧波會使得用戶自身供電係統中導線的附加損耗增加。尤其值得注意的是這類諧波還會使得三相供電係統中的中性線的電流增大，導致中性線過載，大大浪費了用戶的用電成本。
又由於輸電導線不可避免的存在分布的線路電感和對地電容，當這類諧振產生的過電壓和過電流反過來又對上述相關設備造成很大的危害。
四、諧波對各類電力電容（包括補償電容）的影響
由於大部分電容器的電容對高次諧波呈現低阻抗，從而在高次諧波的影響下很容易被擊穿，有的電容器和係統電路中的感抗組成的諧振回路的諧振頻率等於或接近與某次諧波分量的頻率時，就會使得諧波電流放大，引起電容過熱，過電壓而不能正常工作，或加速電容器老化，縮短壽命。
五、諧波對通信係統的乾擾影響
通信係統少不了的換流設備和UPS設備本身是很嚴重的諧波源，這類設備產生的諧波頻率一般在3-10KHz之間，該頻率的諧波必然會乾擾載波通信的正常工作，由此產生的乾擾電壓將會嚴重影響通信線路的通信質量，甚至在某些情況下還會造成通信線路的中斷等嚴重後果。
六、諧波對自動化流水線、數控機床、工作母機類精密設備的影響
眾所周知，絕大部分的數控類設備都通過一係列的交、直流電機，通過變頻調速來控製的，在次過程中的諧波瞬間脈衝會引起控製元件的誤動作，尤其是由於數控設備中的控製芯片中的電容受到諧波的影響，很容易老化甚至短路，引起設備不能工作。另外在這類精密加工設備的各類繼電器的接觸點上，在諧波的作用下很容易形成一個氧化碳的膜層，既增加了接觸點的阻抗，又大大降低了控製器的靈敏度。
七、諧波對整流器器件的影響
任何一種整流裝置在每一導通和換相過程中都會產生電壓的突跳，從而形成大量的各次諧波存在，是公認的*大諧波源。這些諧波在給整流設備，電抗器，整流變壓器帶來過熱、振動和噪音的同時，造成的電能的損耗是很大的，先僅就整流變壓器作為例子來說明具體損耗的百分率：根據變壓器的電能損耗公式：W（KWH）=M（磅）×△T（℃）×H（小時）×0.293×10-3這裡W作為由於變壓器溫度升高的電能損耗數：M作為變壓器的質量，用磅表示：△T作為溫度邊變換量，用華氏計算：△T=T2 –T1=（T2℃×9/5）-（T1℃×9/5）：H作為工作小時：0.293為常數。
例如一個10，000KVA的整流變壓器，質量為10噸，約20，000磅，T從20℃升高到40℃即40×9/5-20×9/5=36℃=△T，一年工作以8小時計，則一年由於該變壓器溫升所消耗的電能為；W=20，000×36×8，000×0.293×10-3=1.687,680KWH(度)以10,000KVA的整流變壓器正常工作的負載率為90%計算,一年共耗電:10,000×0.9×8,000=72,000,000KWH(度).則僅僅由於變壓器升溫所浪費的電能要占到總耗電的1,687,680/72,000,000=2.3% 。
八、諧波對諸如銀行、海關、證券公司、機場等區域聯網作業的用戶的影響
為確保大區域聯網工作的網絡平台能正常運行，UPS設備對這類用戶是必不可少的。但是UPS在整流充電過程中的諧波一方麵會影響到計算機網絡中來，造成網絡莫名其妙的雪崩停機、出錯、死機等。另一方麵，這些諧波反過來有使UPS中的蓄電池內的極板加速氧化，而逐漸失效，嚴重的將根本起不到間斷的電源的本身作用，從而對上述重要用戶帶來很大的危害。
九、諧波對雷達係統、測控設備的影響
航天航空的地麵測控係統，雷達係統的正常工作關係到國家人民的巨大利益，設備供電電源中任何瞬時脈衝、浪湧和諧波都會引起各類精密測試儀器、控製係統一連串的不正常的反應，哪怕某一個繼電器的接觸點由於諧波造成的接觸點表麵形成阻抗很小的氧化膜，使繼電器靈敏度降低而造成的危害將是無法彌補的。
十、諧波對各類蓄電池充電器設備的影響
無論是UPS中的蓄電池還是汽車、地鐵、電動車甚至小到手機中的蓄電池，大家都做到普通的現象就是使用一段時間後蓄電池電量會大大低於原出廠標定值，有些生產這類蓄電池的廠家也會由於電池達不到設計值而想儘辦法。其實真正的原因是在蓄電池的充電過程中電源中由於整流、換流等非線性原理，使諧波的含量很高，不但使各類蓄電池的極板表麵嚴重氧化而充電不足，而且使充電過程中的電能的浪費達到驚人的程度。
十一、諧波對現代化醫療設備的影響
隨著各種先進醫療設備（磁共振成像(MRI)、二維圖像彩色B超儀、全身螺旋CT掃描儀、單（雙）光子發射計算機斷層掃描機、全自動生化儀、采用電磁波技術的碎石機、胃腸斷層掃描機、高頻電刀、多功能微波**儀等）的引進與使用，各種電子電路和電力電子技術在現代醫院的應用，生物醫學工程在現代化醫院中所起的作用越來越重要。醫療設備的更新換代日新月異，醫院的電磁環境發生了極大變化，而且這種變化愈演愈烈。現代化醫院通過不斷引入新型、複雜的電子醫療係統來提高醫療服務水平。但是，如果缺乏適當的防範措施，新設備係統的正常運轉可能受到潛在的電磁乾擾的威脅，進而降低新設備應帶來的效益。高精尖的醫療設備更是決定著醫療服務水平。醫療儀器設備種類、規模和先進程度成為現代化醫院的一個重要標誌。然而現代科學技術這把"雙刃劍"也悄然將電磁汙染的陰影籠罩在醫院上空。
電磁乾擾、電磁敏感度和諧波乾擾問題是醫院投資人、管理人及現代電氣工程設計和研究人員在設計過程中必須考慮的問題。一方麵這是因為當前電子技術正朝著高頻、高速、高靈敏度、高可靠性、多功能、小型化方向發展，導致了現代電子設備產生和接受電磁乾擾的幾率大大增加;另一方麵，隨著電力電子裝置本身功率容量和功率密度的不斷增大，電網及其周圍的電磁環境遭受的汙染（包括諧波乾擾）也日益嚴重，電磁乾擾不僅降低設備的整體效率，還會嚴重危及醫護、病員的健康和生命，是個不容忽視的大問題，亟待重視。所以電磁乾擾和諧波乾擾已成為許多電子設備與係統能否在應用現場正常可靠運行的主要障礙之一。
十二、諧波對廣電設備的影響
電視台演播設備和廣播發射及接受設備由於使用了大量的數字化控製係統，大量的非線性設備的使用必然產生以高次諧波為主的各種電源汙染。一般的數字邏輯控製設備對脈衝電壓特彆敏感，高頻諧波電流會使導線回路及電子零件感應電壓雜波，使電壓畸變以至增加通過零電壓的次數而使微電腦產生誤動作，使設備造成莫名其妙的故障，影響到演播係統的正常工作。高次諧波不僅對數控設備造成影響，還會使可控矽調光燈的使用壽命大為降低，音頻係統產生噪音，無線話筒產生雜音甚至無法工作等。
