4.3电力系统谐波的来源.

合集下载

电力系统中谐波问题如何治理

电力系统中谐波问题如何治理

电力系统中谐波问题如何治理在当今的电力系统中,谐波问题日益凸显,给电力设备的正常运行和电力质量带来了诸多挑战。

那么,究竟什么是谐波?它又是如何产生的?更重要的是,我们应该如何有效地治理它呢?首先,让我们来了解一下谐波的概念。

简单来说,谐波是指在电力系统中,电流或电压的频率不是基波频率(通常为 50Hz 或 60Hz)整数倍的分量。

这些谐波分量会导致电力系统中的电流和电压波形发生畸变,从而影响电力设备的性能和使用寿命。

谐波的产生原因是多种多样的。

其中,电力电子设备的广泛应用是主要原因之一。

例如,变频器、整流器、逆变器等在工作时会产生大量的谐波电流注入到电力系统中。

此外,电弧炉、电焊机等非线性负载也会产生谐波。

那么,谐波问题会给电力系统带来哪些危害呢?一方面,它会增加电力设备的损耗,导致设备发热、效率降低,缩短设备的使用寿命。

例如,变压器在谐波的作用下,铁芯损耗会显著增加,容易出现过热现象。

另一方面,谐波会影响电力系统的稳定性,可能导致继电保护装置误动作,影响电力系统的安全可靠运行。

同时,谐波还会对通信系统产生干扰,影响通信质量。

既然谐波问题如此严重,我们应该如何治理呢?目前,主要的治理方法可以分为无源滤波和有源滤波两大类。

无源滤波是一种传统的谐波治理方法,它通过电感、电容等无源元件组成滤波器,对特定频率的谐波进行滤波。

无源滤波器结构简单、成本较低,但存在一些局限性。

例如,它的滤波效果容易受到系统参数变化的影响,而且只能对固定频率的谐波进行有效滤波。

有源滤波则是一种较为先进的谐波治理技术。

它通过实时检测电力系统中的谐波电流,并产生与之大小相等、方向相反的补偿电流注入到系统中,从而实现谐波的动态补偿。

有源滤波器具有响应速度快、滤波效果好、能够适应系统参数变化等优点,但成本相对较高。

除了滤波技术,改善电力系统的设计和运行管理也是治理谐波的重要措施。

在电力系统规划和设计阶段,应合理选择电力设备,尽量减少非线性负载的接入。

电力系统中的谐波分析和控制技术研究

电力系统中的谐波分析和控制技术研究

电力系统中的谐波分析和控制技术研究随着现代工业的飞速发展,越来越多的电子设备进入了电力系统,而这些设备所产生的谐波噪声对电力系统的稳定性和安全性产生了极大的影响。

因此,对电力系统中谐波的分析与控制技术的研究越来越重要。

本文将重点介绍电力系统中谐波的来源及其影响、谐波的分析方法、现有的谐波控制技术,并结合具体案例进行讨论。

一、谐波的来源及其影响电力系统中,谐波来源主要包括电机、电力电子设备、非线性负载等。

电机产生的谐波包括空载谐波、载波谐波和噪声谐波等;电力电子设备如变频器、直流调速器等也会产生大量谐波;非线性负载如电气加热器、灯具等对电力系统产生的谐波也不容忽视。

这些谐波所产生的影响主要表现在两个方面。

一方面,谐波会导致电力设备的故障,包括电机转速抖动、电容器损坏等。

另一方面,谐波还会对无功功率、电压等电力系统参数产生影响,从而影响电力系统的稳定性和安全性,甚至导致系统不稳定。

二、谐波的分析方法针对谐波的分析方法有很多种,本文将介绍比较常见的两种方法。

1.频域分析法频域分析法是一种基于傅里叶变换的方法,通过将信号分解成不同频率的正弦波,从而得到信号中不同频率的谐波分量。

其中,最常用的是快速傅里叶变换(FFT)。

通过频域分析法可以得到信号中存在的各种谐波的频率、振幅和相位等信息。

这种方法适用于稳态信号的分析。

2.时域分析法时域分析法是一种基于时间域波形的方法,通过采集信号的波形,实现对信号的分析。

其中,常用的是小波变换,也称为多尺度分析。

通过时域分析法可以得到信号在时间域的波形和各种瞬时参数的变化情况。

这种方法适用于非稳态信号分析。

三、现有的谐波控制技术为了控制电力系统中的谐波,研究人员提出了很多控制方法,其中比较经典的有如下两种。

1.无源滤波技术无源滤波技术是利用LC振荡电路对谐波进行滤波,将谐波削弱到一个较小的幅值。

这种方法有很多优点,比如简单易行、无需外加能量等。

但是,它也有很明显的缺点,如谐波频率稳定性较差等。

电力系统谐波源的种类及其特性

电力系统谐波源的种类及其特性

电力系统谐波源的种类及其特性电力系统中的谐波源是指在电网中引起电压或电流谐波的设备或负载。

谐波源的种类较多,主要包括非线性负载、谐波发生器和电弧设备等。

下面将分别介绍谐波源的种类及其特性。

1.非线性负载:非线性负载是电力系统中最主要的谐波源之一、这些负载包括电子设备、电力电子装置、变频器、整流器、照明装置等,其特点是由于非线性元件导致负载电流不是正弦波形,因而引起谐波。

非线性负载的特性包括:-非线性负载会引起电流谐波,并导致电网中电压谐波;-谐波电流的含有量与非线性负载的电流特性有关,比如电流大小、频率、波形等;-谐波源的阻抗会影响电网谐波的传播特性。

2.谐波发生器:谐波发生器是一种能够产生特定谐波频率的装置。

谐波发生器通常用于实验室研究或特定的工业应用中,其特点包括:-可以产生特定频率、幅值和相位的谐波;-通常采用精确的电子元器件来实现特定的谐波频率;-对于实验室研究,谐波发生器可以用于模拟电力系统中各种谐波的情况,以便研究各种谐波对电网的影响。

3.电弧设备:电弧设备是一类常见的谐波源,包括电弧炉、电焊机、电弧炉变压器等。

电弧设备的特点包括:-电弧设备运行时,产生高强度电弧,导致电流非线性特性导致谐波产生;-电弧设备的启动和停止会引起谐波的瞬变;-电弧设备通常具有较低的功率因数,并且由于非线性特性,会引起电网电压谐波。

除了上述谐波源外,还有其他一些不常见的谐波源,如直流传输线的换流设备、电力电子装置的不稳定性等也可能引起谐波。

不同的谐波源具有不同的特性和作用,对电力系统的谐波传播和影响也有一定的区别。

总之,电力系统中的谐波源种类繁多,包括非线性负载、谐波发生器和电弧设备等。

了解不同谐波源的特性,对于分析和解决电网中的谐波问题具有重要的意义。

电力系统谐波基本原理

电力系统谐波基本原理

电力系统谐波基本原理一、谐波定义谐波是指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,谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。

当电流流经非线性负载时,负载不能吸收全部的基波能量,剩余的部分就会以高次谐波的形式释放出来。

二、谐波产生电力系统中的谐波主要来源于两方面:一方面是由于发电机和变压器等元件的非线性特性;另一方面是由于电力电子设备、整流器、逆变器等的大量应用。

这些设备在正常工作时会产生大量的谐波电流,注入到电力系统中,对电力系统造成影响。

三、谐波频率谐波的频率是基波频率的整数倍。

对于50Hz的基波频率,其产生的谐波主要为50Hz、100Hz、150Hz等。

对于400Hz的基波频率,其产生的谐波主要为400Hz、800Hz、1200Hz等。

四、谐波影响谐波对电力系统的影响是多方面的,主要表现在以下几个方面:1. 增加电力损耗:由于谐波的存在,会导致线损增加,特别是在高次谐波的场合下,线损会更加明显。

2. 影响设备正常运行:谐波会导致变压器、电动机等设备的效率降低,甚至引发设备故障。

3. 干扰通信系统:高次谐波会对通信线路产生干扰,影响通信质量。

4. 引发继电保护误动作:谐波会导致继电保护装置误动作,从而引发停电事故。

5. 影响电子设备:对于电子设备来说,谐波会影响其正常工作,导致设备性能下降。

五、谐波抑制为了减小谐波对电力系统的影响,需要采取相应的措施来抑制谐波的产生和传播。

常用的抑制谐波的方法包括:1. 改善供电系统设计:采用合适的变压器连接方式和合理的供电布局,降低系统中各元件的谐波产生量。

2. 增加无功补偿装置:通过在系统中增加无功补偿装置,可以提高系统的功率因数,减小谐波电流。

3. 采用滤波器:滤波器是抑制谐波的重要手段之一,可以通过滤波器将特定频率的谐波进行过滤。

4. 使用有源滤波器:有源滤波器能够主动产生与谐波大小相等、方向相反的电流,对系统中的谐波进行补偿,达到消除谐波的目的。

电力谐波的产生原因及抑制方法

电力谐波的产生原因及抑制方法

电力谐波的产生原因及抑制方法电力谐波是指电力系统中产生的非正弦波形,它由于交流电系统中的非线性负载、电力线上的电容器和电感器等因素引起。

电力谐波在电力系统中的存在可能会导致设备的故障、能源浪费和电网负载能力的下降。

因此,对电力谐波的产生进行有效的抑制是非常重要的。

1.非线性负载:非线性负载是电力谐波的主要源头。

非线性负载通常包括电力电子设备,如电视、计算机、UPS电源、逆变器、风力发电机等。

这些设备的工作原理会产生非线性电流,进而导致电网中谐波的产生。

2.电容器和电感器:电容器和电感器也会对电力谐波的产生做出贡献。

在电力系统中,电容器和电感器常用于无功补偿和电能储存。

然而,由于电容器和电感器的等效电路具有谐振特性,它们会对电力谐波起到放大的作用。

3.电网接地方式:电网的接地方式也会影响电力谐波的产生。

当电网采用不完全中性接地时,地线电流会导致电子设备的谐波污染。

抑制电力谐波的方法有多种,下面将介绍几种常见的方法:1.优化电力系统设计:对于新建的电力系统,可以采用谐波抑制措施进行设计。

例如,将非线性负载远离主要的电源和敏感设备,减少非线性负载对谐波的干扰。

2.增加电力系统的容量:增加系统容量可以降低电力谐波对设备的影响。

通过增加设备的容量,可以减少设备的负载率,从而降低了负载谐波。

3.应用谐波滤波器:谐波滤波器是目前应用最广泛的抑制电力谐波的方法之一、谐波滤波器可将电力谐波从电网中滤除,从而减少对设备的影响。

4.提高设备的抗谐波能力:可以通过改善设备的设计或增加额外的抗谐波装置,使得设备能够更好地抵抗电力谐波的干扰。

5.加强监测和管理:及时监测电力谐波的产生和影响程度,对于谐波超标的情况进行调整和管理。

可以采用在线监测系统对电力谐波进行实时监测,并根据监测结果采取适当的措施。

综上所述,电力谐波的产生原因主要是非线性负载、电容器和电感器以及电网接地方式等因素的综合作用。

为了有效抑制电力谐波,需要采用适当的方法,包括优化电力系统设计、增加系统容量、应用谐波滤波器、提高设备的抗谐波能力以及加强监测和管理等。

电线中的谐波是什么原理

电线中的谐波是什么原理

电线中的谐波是什么原理
电线中的谐波是指在交流电路中,除了基波频率外,还存在其他频率的电流或电压成分。

谐波是由非线性元件引起的,例如电阻、电感、电容等。

它们在电路中存在的原理可以通过以下几个方面进行解释:
1. 非线性元件引起的谐波:在现实电路中,大部分元件都是非线性的,例如电阻、电感和电容。

当电流或电压通过这些非线性元件时,元件会产生谐波成分。

非线性的特性会导致元件的电压-电流特性不满足欧姆定律,从而产生额外的频率成分。

2. 非线性负载引起的谐波:当电力系统中连接了非线性负载,例如电子设备、变频器等,这些设备在工作时会引入谐波。

这是因为非线性负载在满足其电能需求时,会对电源产生不同频率的谐波电流或电压。

在这种情况下,电力系统中的电线会传输这些谐波信号。

3. 非线性变压器引起的谐波:变压器由于其磁性特性,通常会有饱和和非线性的特点。

这些非线性特性会引起谐波的生成。

当交流电流通过变压器时,非线性磁化导致磁场中的谐波成分,进而在电压端产生谐波。

4. 灵敏负载引起的谐波:灵敏负载是指对电力质量要求较高的设备,例如计算机、医疗设备等。

这些设备对输入电源的质量要求较高,如果电力系统中存在谐波,会对这些设备的正常运行产生影响。

因此,电力系统会通过负载引起的谐波
产生,从而影响到整个电力系统中的电线。

总之,电线中的谐波是由非线性元件、非线性负载、非线性变压器以及灵敏负载等因素引起的。

这些因素会导致电路中存在除基波频率外的其他频率成分,从而影响到电力系统的质量和稳定性。

为了解决谐波问题,通常采取滤波器、谐振器等措施,以减少谐波的影响。

谐波产生的根本原因及治理对策

谐波产生的根本原因及治理对策

谐波产生的根本原因及治理对策谐波是指在电力系统中产生的频率为基波频率的整数倍的波动。

它是电力系统中普遍存在的一种现象,但过多的谐波会对电力系统的正常运行和设备的安全性产生很大影响,因此需要采取相应的治理对策来解决这个问题。

1.非线性负载:当电力系统中存在非线性负载时,如电弧炉、电焊机、电子设备等,其工作特性会产生谐波。

这是谐波产生的主要原因之一2.电力电子装置:现代电力系统中广泛使用的各种电力电子装置,如变频器、整流装置等,也会引入大量谐波。

3.潮流分布不均匀:当电力系统中的潮流分布不均匀时,也会导致谐波的生成和传播。

针对谐波的治理对策主要有以下几方面:1.使用滤波器:在电力系统中安装滤波器可以消除或降低谐波对系统的影响。

滤波器的选择要根据谐波的频率和大小来确定。

2.设计合理的系统:在电力系统的设计阶段,应考虑到非线性负载和电力电子装置可能带来的谐波问题,采取相应的额外措施来减少谐波的产生。

3.提高设备的抗谐波能力:针对电力系统中的关键设备,如变压器、电容器等,可以采用提高抗谐波能力的设计和制造技术,使其能够更好地耐受谐波的影响。

4.加强监测和控制:定期对电力系统进行谐波监测,及时发现和解决问题。

对于频繁发生谐波问题的系统,可以采用自动生成谐波的设备进行实时控制,以减小谐波的影响。

5.加强人员培训和管理:加强对电力系统人员的培训,提高其对谐波问题的认识和处理能力。

同时,建立健全的管理体系,制定相应的管理规范和操作程序,以确保谐波问题得到科学有效的控制。

总之,谐波问题存在于电力系统中,会对系统的正常运行和设备的安全性产生不利影响。

通过采取相应的治理对策,如使用滤波器、设计合理的系统、提高设备的抗谐波能力等,可以有效地解决谐波问题,确保电力系统的稳定和可靠运行。

同时,需要加强人员培训和管理,提高人员的谐波处理能力,确保谐波问题得到及时有效的解决。

电力系统谐波基本原理

电力系统谐波基本原理

电力系统谐波基本原理电力系统中的谐波是指在交流电路中产生的频率是基波频率的整数倍的信号。

谐波在电力系统中是一种不可避免的现象,它们会对系统的稳定性、设备的性能和电能质量产生不利影响。

因此,了解谐波的基本原理对于电力系统的设计、运行和维护都是非常重要的。

谐波的基本原理可以从以下几个方面来介绍:谐波的生成原因、谐波的特点以及谐波的影响。

首先,谐波的生成原因主要包括非线性负载、非对称负载和谐波源。

非线性负载是指电力系统中存在的诸如整流器、变频器、电弧炉等非线性设备,它们会导致电流与电压之间产生非线性的关系,从而产生谐波。

非对称负载则是指电力系统中存在的单相负载或者三相负载不平衡,这也会引起谐波。

同时,谐波源还包括谐波发生器等外部因素的影响。

这些因素的存在都会导致系统中出现谐波。

其次,谐波的特点是其频率是基波频率的整数倍,通常表现为正弦波形的畸变。

谐波的频率范围通常为2次、3次、4次等整数倍的基波频率。

在电力系统中,主要关注的是2次到50次的谐波。

而谐波的波形畸变会对电能质量产生很大的影响,例如会导致线路和设备的过热、振动和噪音增加,进而缩短设备的寿命。

此外,谐波还容易引起设备的失常和运行不稳定等问题。

最后,谐波对电力系统的影响主要表现在以下几个方面:设备的影响、线路的影响和系统的影响。

在设备方面,谐波会导致设备的过热、损坏以及性能的下降,降低了设备的可靠性和寿命。

在线路方面,谐波会导致相电流不平衡、金属过热、电缆损耗增加等问题。

在系统方面,谐波会引起电流和电压的畸变,增加系统的损耗和能耗,降低系统的运行效率。

因此,为了减少谐波对电力系统的影响,需要采取一系列的措施。

首先,可以采用合理的设备设计和选型,选择质量好、参数稳定的设备,减少设备的非线性负载。

其次,可以通过对负载的平衡处理和采用适当的滤波器来减少谐波的产生和传播。

此外,也可以通过优化系统的接线设计、提高变压器的耐谐波能力等措施来减少系统中的谐波影响。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

4.3 电力系统谐波的来源0.谐波源的概述定义:造成系统正弦波形畸变、产生高次谐波的设备和负荷谐波源的分类铁磁饱和型:电子开关型:电弧型:三相平衡和三相不平衡的非线性特性如变压器、电抗器、旋转电机等铁磁饱和特性呈非线性举例:电力电子设备非线性呈现交流波形的开关切合和换向特性各种炼钢电弧炉非线性呈现电弧电压与电弧电流之间不规则、随机变化的伏·安特性谐波问题日益严重的主要原因●(1)电力电子设备及其新技术的大量采用●(2)为了节省原材料,铁芯设备的工作点更进入饱和区,引起谐波的增加。

●(3)电弧炉用户的增多及其容量增大。

谐波源的特性●(2)谐波电流源可按恒流源对待●(1)非线性负荷一般都为谐波电流源谐波源产生的谐波电流不因系统外界条件和运行方式而改变。

而谐波源固有的非线性伏·安特性决定了电流波形的畸变,使其产生的谐波电流与基波电流具有一定的比例●(3)正弦波形电压产生畸变谐波电流源的谐波内阻抗远大于系统的谐波阻抗在系统的阻抗上产生相应的谐波压降,便形成系统内部的谐波电压,使原有的正弦波形电压产生畸变。

4.3.2 变压器的谐波●(一)单相变压器●变压器的励磁回路:具有铁芯绕组的电路。

●在不计磁滞及铁芯未饱和时,它基本上是线性电路,励磁电流与磁通在时间上同相位,随时间变化的波形也相同,不产生谐波。

●当铁芯饱和时,磁通和励磁电流之间的关系是非线性关系,即使外加电压是纯正弦波,电流也要发生畸变。

饱和越深,电流波形畸变越严重。

●变压器的谐波主要是由磁路非线性引起的。

●(1)若铁芯是线性的,其电流也是正弦的。

●(2)当磁通随时间作非正弦变化时,磁路饱和的非线性将导致励磁电流波形发生畸变。

●若将铁芯磁化曲线近似表示为)t sin()b a (b a i m m 2433113113πωφφφφ-+=+=)2(3sin 2)2sin(231πωπω-+-=t I t I ●可见,初相角的变化改变了坐标原点的位置,n 次谐波移动了 角度。

但电流波形不变)t (sin I )t sin(I i θπωθπω+-++-=2322231考虑初相角得)t sin(U u θω+=2θn )t (sin b m 2341313πωφ--小结:●电流发生畸变含有三次谐波。

电流波形变为尖顶波。

●磁路越饱和,励磁电流的波形越尖,畸变越严重●无论怎样畸变,含基波电流和奇次谐波,其中以三次谐波含量为最大,基波分量始终与磁通波形同相位。

●若励磁电流随时间作正弦变化且磁路饱和时●磁通的波形也发生畸变,成为平顶波,电压波形成为尖顶波。

32222)t sin (b t sin a ωωφ-=322ib i a -=φtsin I i ω2=令磁化曲线tsin t sin m m ωφωφ331+=tcos w t cos w dtd w u m m ωωφωωφφ3331+=-=2322231πωπω+++=t sin U )t sin(U2、计及磁滞的影响●铁芯磁化曲线变为上升和下降两条曲线而不是一条曲线。

●电流波形出现扭曲,电压为正弦波,但电流波形仍是镜对称,即它仍只含有奇次谐波。

单相变压器产生的谐波电流有以下特点●(1)若铁芯是线性的,其电流也是正弦的。

●(2)若此路饱和,则励磁电流为对于横轴成镜对称的尖顶波,仅含有奇次谐波,以3、5、7次为主。

●(3)若励磁电流随时间作正弦变化且磁路饱和时,磁通的波形也发生畸变,成为平顶波,电压波形成为尖顶波。

●(4)谐波电流的大小与铁磁材料的磁饱和特性及设计时选择的工作点即工作磁通密度有关。

前者决定饱和特性,后者决定饱和程度。

磁通密度高,可以节省铁芯原材料,但使谐波增大。

●(5)谐波电流的大小与设备运行时的系统电压有关。

系统运行电压越高,运行点越深入饱和区,励磁电流的波形畸变越大,谐波含量急剧上升。

夜间系统负荷减少,电压升高,其谐波对系统影响增大。

(二)三相变压器●假设变压器磁路饱和●产生三次谐波电流,其表示式为,●它们大小相等,相位相同。

因此,三次谐波电流能否流通直接关系到主磁通的波形。

⎪⎩⎪⎨⎧=-==-==tI t I i t I t I i t I i m m Cm m m B m m A m 1301331301331333sin )240(3sin sin )120(3sin 3sin ωωωωω(1) Y/Y 联结●主磁通的波形为平顶波,此时主磁通中除含基波分量外,还含三的倍数次谐波分量。

●Y 连接的绕组零序性谐波电流无法流通●励磁电流接近于正弦波三相变压器组●三相谐波磁通将在原边和副边绕组中均感应出三的倍数次谐波电动势,使相电动势的波形畸变,成为尖顶波各相磁路是独立的✓三的倍数次谐波磁通和基波磁通一样可在各自的铁芯内形成闭合磁路●相电动势峰值提高,危害各相绕组的绝缘●线电动势中的三的倍数次谐波电动势相互抵消,因此线电动势仍为正弦波。

三相芯式变压器●同大小同相位的各相三的倍数次谐波磁通不能沿铁心磁路闭合各相磁路不独立磁路结构为三相星形●三的倍数次谐波通过油箱等钢件引起涡流损耗,产生局部发热,使变压器效率降低。

●只能通过油和油箱壁等非铁磁材料形成闭合磁路,而这些磁路的磁阻较大,限制了三次谐波磁通,使绕组内三倍数次谐波电动势较小,于是相电动势波形接近于正弦波形(3) Y/D联结从一次绕组看●一次绕组为Y形接线,三的倍数次谐波电流不能流通。

●一次绕组中的励磁电流为正弦波,故在铁芯磁路中产生的主磁通含三的倍数次谐波分量●在二次绕组中感应出三的倍数次谐波相电动势。

综合分析●又一次绕组为Y接,三的倍数次谐波不能流通●一次绕组中,不能产生与二次绕组中的三的倍数次谐波磁势相平衡的三的倍数次谐波磁势●二次绕组中的三的倍数次谐波电流起到了励磁电流的作用●主磁通是由作用在铁芯上的合成磁势产生的,所以一次侧的正弦电流和二次侧的三的倍数次谐波电流共同激励时,与一次侧尖顶波的励磁电流的效果相同●磁通和相电动势的波形都接近于正弦波形。

(4) D/Y接线组一次绕组为三角形联接,三的倍数次谐波电流可以流通,于是在正弦三相电源电压作用下,变压器励磁电流为尖顶波,主磁通波形均为正弦形。

小结:●三相变压器若接成三角形,零序性谐波分量的磁通经由空气(油及外壳)构成回路,零序性电流将在三角形中流通而不进入电力系统。

●变压器的谐波含量与工作状态有关系。

●(1)正常工作时原边加额定电压,铁芯工作在磁化曲线的线性段,谐波含量不大。

●(2)空载或轻载时电压升高,铁性工作进入饱和区,谐波含量会大大增加。

●(3)当变压器所带负载为三相不平衡负载或是带有半波整流负载等情况时,可能会产生直流分量的电流,这也会增大变压器的谐波电流。

如何保证主磁通为正弦形或接近于正弦形?●1) 变压器一次侧或二次侧的电路联接方式有一侧为三角形联接,允许三的倍数次谐波电流通过。

●2) 变压器原、副边电路联接方式都不允许三的倍数次谐波电流通过时,磁路采用三相芯式的结构以削弱三的倍数次谐波磁通,但容量一般不宜过大。

●3) 原、副边绕组都不能允许三的倍数次谐波电流通过时,容量大时,可另加装一个三角形联接的附加绕组,以提供三的倍数次谐波电流分量。

4.3.3 电弧炉的谐波●前一阶段为炉料的熔化时期,一般为0.5~1h 二、电弧炉的工作阶段●后一阶段则为钢水的精炼时期,称为精炼期。

●在熔炼期间,由于电弧延时发弧、电弧电阻的非线性和电弧游动等因素,使得电弧电流变化很不规则。

电弧的游动是在电磁力、对流气流、电极移动以及炉料在熔化过程中的崩落和滑动等多种因素综合造成的,它们都具有很大的随机性。

这就使得电弧炉电流不仅数值大而且三相不平衡、畸变和大幅度脉动,特别是在熔化期的初期,畸变和脉动尤为严重,主要频谱范围0.1~30Hz ,其中2、3、5次谐波电流最为严重。

●随着炉膛中熔化的钢水液面的不断上升,电弧也就越来越稳定。

在精炼期,电流稳定得多,畸变也小得多。

(a)熔化至1min;(b)熔化至5min;(c)熔化至45min三、电弧炉产生的谐波●电流波形产生不规则的畸变由于交流电流过零后的起燃及形成的伏·安特性为高度非线性的电弧,使电流波形产生不规则的畸变。

●具有很大随机性的谐波电流源随着熔炼过程的进行,各相、各时刻的电流波形大小各不相同,为具有很大随机性的谐波电流源●熔化期的谐波含量大于精练期●由于上、下波形的不对称,还产生较大的偶次谐波●交流电弧炉为三相不平衡的谐波电流源,还有基波负序电流注入系统。

●三相电流的剧烈波动会造成母线电压的波动和闪变4.3.4整流和换流装置1.单相变流器的谐波三相整流电路的谐波1.不控整流电压和电流在自然换相点,即电压过零点处进行换相。

(1)在理想情况下,平波电抗器的电感L=∞,整流变压器的漏感0=s L V2V1V2R L i1u 2u d i d u 2i 1i V 3V 4222U U d π=平均直流电压为●(2)当计及时,整流元件支路存在电感,不可能实现瞬时换相,波形成为近似梯形波,谐波含量减少 。

s L ●(3)当L ≠∞, ≠0时,平波电抗器没有足够的磁场能量维持电流不变,则直流侧的整流电流和交流侧的电网电流都有脉动的纹波存在,如图中的虚线波形表示。

s L2. 可控整流ααπαcos cos 22d d U U U ==di α1i 2i α由于电感L 的储能,直流侧电流为连续不变的直流,由各延迟角的和组成,交流侧电网电流相应为延迟角的矩形波,输入电网的谐波成分与不控整流式相同,功率因数降低。

结论:交流侧电压变化一个周期内直流侧电压脉动6次,电网电流波形变成缺口矩形波,含有部分奇次谐波。

16±=k nα=600α=900α=1500三、交流调压器的谐波●交流调压器是用以改变电源电压的设备。

●输入电压为电源电压,输出为电源电压的一部分,且是可控的,这就使得加给用电设备的电压是可调的。

●根据负载的特性即可获得电源供出的电流及其谐波。

●交流调压电路的控制器件一般为晶闸管,按控制方式来划分有移相控制调压(称交流调压器)和通断控制调压(称交流调功器)。

四、特征谐波和非特征谐波● 1.特征谐波是指电力电子设备在理想的正常情况即完全平衡的方式下运行时必然产生的谐波。

前面对各种换流器进行分析,求得的谐波电流均为特征谐波。

特征谐波的次数可由换流设备的脉动数p确定。

● 2.非特征谐波是指换流设备在理想情况下不产生的谐波,由于控制角不等、供电电压不平衡、系统三相阻抗不完全相等等因素引起的次数不定的谐波。

● 3.脉动数,换流设备在运行中,交流侧电压每一周期内直流侧电压的脉动周波数,对应于换流元件为在该周期内依次不同时导通的总数,称为换流设备的p脉动数。

相关文档
最新文档