非线性设备和谐波：检查对电源系统的影响
谐波存在于各个领域，并且取决于感兴趣的领域，定义将有所不同。例如，我们将（音乐字段）谐波定义为串联，以设定的间隔伴随着主音调，由字符串或空气列以其长度的精确分数而产生。
但是，在物理领域，我们将谐波定义为振荡或波浪的组成频率。如果我们更彻底地检查了此定义，我们会发现它更复杂。因此，在接下来的几段中，我们将讨论谐波以及非线性设备如何生产它们。
什么是谐波和谐波对设备的影响
根据定义，一个谐波是信号或波浪其频率是参考波或信号频率的整数（积分）倍数。我们可以进一步定义谐波，作为信号或波的频率与参考信号或波的频率的比率。
几乎所有信号都由谐波频率和基本频率的能量组成。在无线通信领域，他们设计发射器以在谐波频率下发出标称的能量。通常，无线设备的设计用于单个频率。例如，智能手机的无线收音机只能连接到2.4 GHz频段。
二极管，晶体管和其他组件通常是非线性的，可能会导致必要的谐波计算。
谐波频率的信号输出会导致其他广播或通信的干扰。例如，92.3 MHz（FM频段）的广播信号将在184.6 MHz的第二个谐波中，第三个谐波为276.9 MHz。此外，如果足够强大，这些谐波信号中的所有或至少都可能干扰其他无线服务。
非线性设备和谐波
在电力系统中，谐波是电流或电压，是系统基本频率的倍数。非线性设备或载荷（例如饱和磁性设备，放电照明和整流器）通过其作用产生这些谐波。
电网中的谐波频率通常会影响系统功能，这转化为产生功率的整体质量的问题。电力系统中的谐波转化为电动机中的扭矩搏动，可变速度驱动器中的失火以及导体和设备中的加热。
电源系统的当前谐波
在典型的交流电源系统中，电流正弦波动以特定频率，通常在50或60赫兹。当我们将线性电气设备或负载连接到系统时，它将以与电压相同的频率绘制电流（正弦）。但是，当您连接一个非线性设备或负载到电力系统。
这是因为非线性负载通过其动作创造了当前的谐波。此外，当我们将不线设备（如整流器）连接到系统时，它将绘制通常不是正弦的电流。更重要的是，当前波形可以在某种程度上变得详尽，具体取决于其与系统中其他组件以及设备或负载的类型的相互作用。无论复杂性如何，根据傅立叶级数分析，电流波形都可以解构为基本正弦体。这些正弦曲线从电力系统的基本频率开始，并以基本频率的整数倍数发生。
非线性设备或负载的其他示例包括以下内容：
打印机
电脑
荧光灯
可变速度驱动器
电池充电器
电力系统中谐波的引入
我们将谐波定义为基本频率的正整数倍数。基本频率的第三个倍数称为三阶谐波。正是这种确切的谐波类型是非线性设备或负载的作用的产物。这些类型的非线性设备包括半导体设备，即MOSFET，晶体管，二极管和IGBTS（绝缘栅极双极晶体管）。
尽管半导体是谐波的主要供应商，但饱和变压器也会产生谐波。就电动机而言，除非达到饱和水平，否则它们不会产生谐波。非线性设备或负载会引起基本谐波的干扰，从而产生其他类型的谐波。但是，我们将重点关注的谐波类型是三阶，因为它具有影响电源系统性能和功能的特定特征。
我确定您知道，电源系统通过相距120度的三相系统接收电源。当然，这种设计具有更大的效率。通过设计为负载提供电力后，它可以将阶段添加到中性线上，从而相互取消。总体而言，这种设计也具有成本效益。但是，如果三个阶段中存在三阶谐波，它们将不会相互抵消。
通常，这种情况将导致中性线中的振荡电流，这当然非常危险。此外，这种危险是由于中立线的设计结合了较小的（尺寸）导体，这些导体只能携带最少的电流。因此，为了否定三阶谐波的影响，我们使用三角洲连接。最后，这允许电流围绕连接循环，而不是允许三个阶段在中性线上组合。
注意：三角洲连接是一系列电气三相绕组的三角形布置，该电路的三根电线中的每根连接到两个绕组的连接。
电压谐波的影响
当前的谐波是电压谐波的主要贡献者。电压源及其由于源阻抗的当前谐波而产生的扭曲。您可以限制电压源的源阻抗；然后，当前的谐波也将产生降低的电压谐波。通常，与当前的谐波相比，电压谐波通常是最小的。
出于这个原因，我们可以使用电压的基本频率近似电压波形。请记住，如果我们使用此近似值，当前的谐波不会影响转移到负载的真实力量。
尽量避免在整个电路设计过程中使晶体管挑战变得更加困难。
使用非线性设备或负载时，谐波是不可避免的。它对电力系统的影响包括降低性能，效率降低，成本提高和安全问题。请记住，当涉及电源系统时，我们必须解决两种形式的谐波。通常，在无线通信领域，谐波不仅对所讨论的设备产生负面影响，而且还会影响其他服务。
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