法國(guó)CA F407鉗形諧波表在測(cè)試電流中的作用

諧波只會(huì)在大型工業(yè)裝置中產(chǎn)生問(wèn)題，對(duì)嗎？來(lái)自UK Chauvin Arnoux 子公司的Julian Grant說(shuō)，這是錯(cuò)誤的。他解釋了諧波是如何在任何類(lèi)型的電氣系統(tǒng)中引起問(wèn)題的，包括普通的家用裝置。

不能正常工作的計(jì)算機(jī)、意外運(yùn)行的電路保護(hù)裝置、運(yùn)行不正常的電機(jī)、運(yùn)行溫度過(guò)高的電纜和變壓器——這些只是過(guò)去電氣系統(tǒng)中高次諧波時(shí)可能出現(xiàn)的一系列問(wèn)題。諧波通常只在大型工廠的電氣裝置中存在，但現(xiàn)在它們無(wú)處不在，任何工程師都不能忽視它們。

諧波是什么？它們來(lái)自哪里？我們可以做些什么？

簡(jiǎn)而言之，諧波是電氣系統(tǒng)中的電流，頻率為電源頻率的整數(shù)倍，換句話說(shuō)，如果電源為50 Hz，則諧波是2 x50Hz=100Hz，3x50Hz=150Hz，4x50 Hz=200 Hz的電流，依此類(lèi)推。

特定諧波的倍增稱(chēng)為其“次數(shù)"。例如，150 Hz的諧波為三次諧波。理論上，次數(shù)可以永遠(yuǎn)持續(xù)，但高于50次的諧波通常很小，不需要考慮。為了了解諧波的來(lái)源，我們假設(shè)能源供應(yīng)機(jī)構(gòu)提供的電力具有平滑的正弦波電壓波形。如果將該電壓施加到電阻負(fù)載（如加熱元件），則負(fù)載中的電流也將是平滑的正弦波。

但并非所有負(fù)載都是電阻負(fù)載。一些像智能電源和電機(jī)控制器這樣的設(shè)備肯定不是這樣的，施加在這些設(shè)備上的正弦波電壓將產(chǎn)生一個(gè)正弦波失真的電流。這樣的荷載稱(chēng)為非線性負(fù)載。

有一個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)表明，非線性負(fù)載產(chǎn)生的畸變電流波事實(shí)上，是由電源頻率的電流加上諧波頻率的電流組成。換句話說(shuō)，非線性負(fù)載產(chǎn)生諧波。

為什么諧波在最近成為如此廣泛的問(wèn)題？

答案很簡(jiǎn)單，我們現(xiàn)在正在將更多的非線性負(fù)載連接到我們的電氣裝置上。

幾乎所有的電子設(shè)備都是非線性負(fù)載，包括電腦、電視、手機(jī)充電器、微波爐、熒光燈和LED燈、洗衣機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)速度控制器等，它們產(chǎn)生了較大的諧波，除此之外，冰箱和炊具等其他家用電器也越來(lái)越多地使用電子控制。

許多家庭和辦公室現(xiàn)在都配備了電動(dòng)汽車(chē)充電樁，并且在屋頂上安裝了太陽(yáng)能電池板。簡(jiǎn)言之，現(xiàn)在非線性負(fù)載無(wú)處不在，這意味著諧波也無(wú)處不在。

這有關(guān)系嗎？

不幸的是，諧波會(huì)干擾電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。它們最終會(huì)在導(dǎo)體和元件中產(chǎn)生過(guò)多的熱量，并可能導(dǎo)致敏感電子設(shè)備出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題。它們會(huì)使燈光閃爍和電機(jī)嗡嗡作響。它們也是保護(hù)裝置中常見(jiàn)的干擾源。

諧波電流也會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量的準(zhǔn)確性。如果您是一名電工，這一點(diǎn)尤其重要，因?yàn)槟鷮⑹褂眠@些測(cè)量值來(lái)證明安裝符合接線規(guī)定，對(duì)于商業(yè)安裝，還要符合電氣和工作規(guī)定。測(cè)量問(wèn)題的根源在于，如果電源中存在大量諧波，許多較舊的鉗式流量計(jì)將無(wú)法獲得可靠的讀數(shù)。

舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)

我們最近使用一家品牌制造商提供的標(biāo)準(zhǔn)鉗形儀表，對(duì)提供CFL（緊湊型熒光燈）燈具的電路進(jìn)行了一些測(cè)量。它顯示均方根電流為2.9A，而使用性能更好的鉗形表進(jìn)行的測(cè)量顯示，真實(shí)均方根電流為6.0 A

這就是為什么重要的是要確保您使用的儀器，特別是鉗形儀表，在存在諧波的情況下能夠給出準(zhǔn)確的結(jié)果。

滿足此要求的鉗形表，如Chauvin Arnoux的F407和F607。該系列的鉗形表可以測(cè)高達(dá)25次諧波（1250 Hz），它們還具有TrueRMS測(cè)量功能，這意味著它們提供結(jié)果的準(zhǔn)確性，不取決于電流或電壓的波形是否畸變。

在當(dāng)今世界，幾乎所有的東西都是電子控制的，諧波問(wèn)題并沒(méi)有消失。明智的工程師是那些熟悉這些問(wèn)題并確保他們能很好地處理這些問(wèn)題的人。