谐波是怎么产生的啊？谐波是什么波形？为什么定义为谐波啊？

Question

如题所述

Answer 1

一、谐波的产生

电网谐波主要由发电设备(电源端)、输配电设备以及电力系统非线性负载等三个方面引起的。谐波产生的原因主要有：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。

二、谐波波形

谐波的频率必然也等于基波的频率的整数倍，基波频率3倍的波称之为三次谐波，基波频率5倍的波称之为五次谐波，以此类推。不管几次谐波，他们都是正弦波。

三、定义为谐波的原因

谐波 (harmonic wave)，从严格的意义来讲，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。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。

Answer 2

什么是谐波？简单地说，电力系统把50赫兹的电压或者电流波，叫做基波，不是50Hz的电压、电流就是谐波。
电网中有一些特殊的用电设备，比如：大功率整流器、中频炉、变频器、劣质节能灯，等等，这类设备的工作电流与电压不成正比，我们叫它们为非线性的负载。
发电机发出的电能，本来是比较规整的50Hz的频率，但是如果遇到非线性设备在电网中，这一些设备工作时，就会产生谐波。比如单相整流器，就把50Hz的基波，“整”成具有100Hz、150Hz、200Hz……等等成分的信号，就出现了谐波。这种会产生谐波的设备，我们常常叫它“谐波源”。
谐波的次数：谐波的频率与50Hz的比值，就是谐波的次数，比如：150Hz的，叫3次谐波，350Hz的，叫7次谐波，等等。
电网中，奇次谐波较常见，最多的是3、5、7、9次。偶次谐波很少见。由于谐波次数越高（频率越高），谐波的衰减就越快，所以21次以上的谐波，在电网中很少，因此谐波的监测与治理，都不超过21次。
谐波是电力系统中的一种能量污染，会导致电机发热产生故障、电力保护误动作、电脑通讯设备受干扰、……等等，其危害是很大的。
但是要消除非线性设备的谐波，需要很大的成本。签于国家目前没有法律处罚，所以绝大多数设备生产厂家都听之任之，就像排放废水废气一样，国家不罚就不去治理。
【提高】“谐波”一词起源于声学，信号理论对谐波的定义是：一个任意的周期信号，可以分解成若干个单一频率的正弦波的叠加，这些正弦波的频率是按自然数列排列的，比如是：f、2f、3f、……Nf，等等。也就是说一系列频率是f、2f、3f、……Nf的单一频率的正弦波，可以合成一个任意的周期波形。这些正弦波中，频率最低的一个正弦波，叫基波，f就是基频，频率为2f、3f、4f、5f……的信号，就叫谐波。