諧波 (電力)
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電力系統中的諧波是指電壓或是電流的頻率是系統基頻的倍數(諧波)。諧波一般是因為非線性元件或是負載所產生(例如整流器、螢光燈管或是磁飽和的磁性元件)。電網中的諧波是電力品質中常見的問題。電廠的諧波會造成設備以及導線額外的發熱、可能會讓閘流體整流模組誤觸發(misfiring),或者造成馬達的轉矩脈動。
諧波一般會用二種不同的方式分類:信號的種類(電流、電壓),以及諧波的次數(奇次、偶次、三次、或是非三次的奇次)。若是三相系統,還可以依照其相序來分類:正序、負序以及零序。
電流諧波
在交流電源系統,電壓會是固定頻率(例如50Hz或60Hz)的弦波。若電源系統接的負載是線性非時變負載,其抽取的電流也是弦波,頻率和電源電壓的頻率相同(不過可能會有相位差)[1]:2
電流諧波是因為非線性負載所造成。非線性負載(例如整流器)所抽取的電流就不一定是弦波了。依照負載種類的不同,以及負載和系統其他元件之間的交互作用,其電流波形的畸變(和弦波差異的程度)可能會相當複雜。不過不管電流波形多複雜,可以用傅里葉級數變換將複雜的波形分解為一系統的簡單弦波,最低頻率是電源的頻率(基頻),其他頻率則是基頻的整數倍。
在電力工程學中的諧波定義是基頻的整數倍,因此三次諧波就是頻率為三倍基頻的諧波。
電壓諧波
大部份的電壓諧波是由電流諧波而產生的。因為存在電源阻抗,電流諧波也會讓電壓源提供的電壓出現變形。若電壓源的阻抗很小,電流諧波所造成的電壓諧波也會很小。一般來說的電壓諧波也的確小於電流諧波,因此,電壓波形就可以用基頻電壓來近似,若以此方式近似,電流諧波不會影響傳送到負載的實功。不過若將電壓的高次諧波也考慮進來,電流諧波就會影響傳送到負載的實功。
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延伸閱讀
- Sankaran, C. Effects of harmonics on power systems. Electrical Construction and Maintenance Magazine. Penton Media, Inc. 1995-10-01 [2008-09-05]. (原始內容存檔於2012-02-13).
參考資料
- ^ Das, J. C. Power System Harmonics and Passive Filter Design. Wiley, IEEE Press. 2015. ISBN 978-1-118-86162-2.
To distinguish between linear and nonlinear loads, we may say that linear time-invariant loads are characterized so that an application of a sinusoidal voltage results in a sinusoidal flow of current.