在电力学中什么是谐波？
作者：王虹 www.yuediqu.com 2025-05-20
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在电力系统中，谐波是由于非线性负载引起的一种现象。当电流通过非线性负载时，电流和电压之间不再保持线性关系，从而产生非正弦波形，即谐波。谐波频率是基波频率的整数倍，傅里叶分析表明，任何波形都可以分解为一系列正弦波分量，包括基波和谐波。每个谐波都有其特定的频率、幅度和相位角度。
谐波可以分为偶次谐波和奇次谐波。例如，当基波频率为50Hz时，2次谐波为100Hz，3次谐波为150Hz。奇次谐波通常比偶次谐波更具危害性。在平衡的三相系统中，偶次谐波因对称性而被消除，只有奇次谐波存在。三相整流负载通常产生6n±1次谐波，如5、7、11、13、17、19等。变频器主要产生5、7次谐波。
“谐波”这个词起源于声学，而谐波分析的数学理论早在18、19世纪就已经成熟。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍然广泛使用。电力系统的谐波问题早在20世纪20、30年代就引起了关注。当时，德国的静止汞弧变流器导致电压、电流波形畸变，这一现象引发了早期关于谐波的研究。
50、60年代，高压直流输电技术的发展进一步推动了谐波研究。70年代以来，随着电力电子技术的迅速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通和家庭中的应用日益广泛，这导致谐波问题变得日益严重。世界各国都对谐波问题给予了高度关注，并制定了相应的标准和规定。国际上也多次召开关于谐波问题的学术会议。
谐波的危害性不容忽视。谐波会降低电力系统中电能的生产、传输和利用效率，导致电气设备过热、产生振动和噪音，加速绝缘老化，缩短使用寿命，甚至引发设备故障或烧毁。谐波还可能引起电力系统中的并联谐振或串联谐振，导致谐波含量放大，造成电容器等设备损坏。此外，谐波还可能导致继电保护和自动装置误动作，引起电能计量混乱。对于外部环境，谐波会对通信设备和电子设备产生严重干扰。
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谐波可以分为偶次谐波和奇次谐波。例如，当基波频率为50Hz时，2次谐波为100Hz，3次谐波为150Hz。奇次谐波通常比偶次谐波更具危害性。在平衡的三相系统中，偶次谐波因对称性而被消除，只有奇次谐波存在。三相整流负载通常产生6n±1次谐波，如5、7、11、13、17、19等。变频器主要产生5、7次谐波。
“谐波”这个词起源于声学，而谐波分析的数学理论早在18、19世纪就已经成熟。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍然广泛使用。电力系统的谐波问题早在20世纪20、30年代就引起了关注。当时，德国的静止汞弧变流器导致电压、电流波形畸变，这一现象引发了早期关于谐波的研究。
50、60年代，高压直流输电技术的发展进一步推动了谐波研究。70年代以来，随着电力电子技术的迅速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通和家庭中的应用日益广泛，这导致谐波问题变得日益严重。世界各国都对谐波问题给予了高度关注，并制定了相应的标准和规定。国际上也多次召开关于谐波问题的学术会议。
谐波的危害性不容忽视。谐波会降低电力系统中电能的生产、传输和利用效率，导致电气设备过热、产生振动和噪音，加速绝缘老化，缩短使用寿命，甚至引发设备故障或烧毁。谐波还可能引起电力系统中的并联谐振或串联谐振，导致谐波含量放大，造成电容器等设备损坏。此外，谐波还可能导致继电保护和自动装置误动作，引起电能计量混乱。对于外部环境，谐波会对通信设备和电子设备产生严重干扰。
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