电压和电流畸变的总谐波失真功率因数的测量

2022年更新。

关键的外卖

总谐波失真(THD)是测量电压或电流波形与理想正弦波形的偏差。
真功率因数=失真因数x位移因数
电气设备制造商遵循推荐的谐波标准，以限制其产品的谐波排放，并确保设备免受供电电压或电流谐波的保护。

采用傅里叶分析方法从非正弦电压中提取基波分量和谐波分量

将非正弦周期电压分解为基频正弦电压和基频整数倍频率。

现在，如果你在笔记本电脑上阅读，请检查AC适配器中给出的输入细节。通常，你会发现电压范围在100-240 V之间，频率在50-60 Hz之间。该输入规格包括全球公认的单相，纯正弦，效用电压标准120 V, 60 Hz，或240 V, 50 Hz。然而，作为一个电气爱好者，您可能知道电源电压与上述形状、振幅和频率标准的实时偏差。

这些扭曲的发生通常被认为是在总括术语'权力质量的问题。随着全球人均非线性设备的密度急剧增加，权力质量(PQ)正成为一个备受关注的问题。引入了非线性荷载的扩散正弦电压元件以小频率进入权力系统。

这些电压组件叫做电压谐波-叠加基本频率电压并使公用事业供应电压非正弦．当你看的时候线性失真而且非线性失真，谐波当前的而且谐波频率可能会导致信号失真．非-正弦电压供应会导致机器的热损失，敏感设备的故障和通信干扰。总计谐波失真(THD)是对的偏差的度量电压或当前的波形与理想正弦形状。THD量化了不需要的谐波，存在于电压或当前的使用傅里叶分析的波形。THD分析是保持和提高THD的关键权力系统的稳定性。

官解码

如果你在列出公共的谐波源在电力系统中，你不能错过电力电子转换器、可调速度驱动器、静态无功补偿器和SMPS。这些源产生电流谐波或电压谐波，这在本质上是相互包容的。如果有机会从非正弦电压v(t)中滤除基频电压v1(t)，剩下的就是vh(t)给出的整个谐波:

非正弦电压方程总谐波的余数

在任何设备上打印的输入电压规格为RMS基频(f)分量V1的电压。谐波vh(t)门的冲击将理想的电压或电流转换成不需要的形状、振幅和频率。谐波vh(t)可以分解为若干个正弦分量频率是基频f的整数倍。如果v(t)构成一个频率等于n倍f的正弦电压分量，它形成第n次谐波vn(t)。第n次谐波vn(t)提供其份额的振幅非正弦电压v(t)。n的值可以是2、3或4，等等，但即使是谐波也很少存在。

THD可以用百分比在数学上表示，其中Vnis为第n次谐波的有效值电压，v1为基频分量的有效值电压:

电压、均方根和基频的百分比方程

同样的THD方程也适用于电流谐波。

结果之一谐波

从目前的讨论来看，很明显，谐波就像不速之客。谐波的存在可能是灾难性的电力系统组件如电机、电子设备、测量仪器、开关柜、传输电缆和照明系统。一个谐波组件会不会影响灾难性的基本信号，输出信号,输入信号取决于你的拉力因素或近似计算．电压谐波失真，交叉失真,互调失真都能影响谐波内容你的音频信号．

电机

电力系统的一个组成部分是电机，如电动机、发电机和变压器。当饱和时，这些机器中的铁磁体就会成为谐波的震中。我们熟悉机器中的迟滞和涡流损耗，它们是频率相关的。高阶谐波在输入电源中的存在加剧了电机和变压器的磁损耗，因此温度．

在电动机转子侧，转子电流的畸变会引起转矩脉动或转矩减小。电流畸变还会增加电机中的铜损耗和发热，从而对绝缘造成严重威胁。这是正确的引用齿槽和爬行现象在感应电机作为一个例子，在这一背景下。

除电压外，发电机也为电力系统提供三次谐波或三次谐波。电流和电压的谐波从发电机传播到母线中的其他负载，污染系统。

没有人喜欢机器发出的嗡嗡声——用扭曲的供电电压给电机供电就像把嗡嗡声调高。

电子设备

你是否曾经把一个出了故障的电子设备带到服务中心，却发现它在商店里就能正常工作?服务中心工作人员通常认为是设备的输入电源被插了。的确，大多数电子设备在输入电压失真的情况下会发生误操作。的谐波在输入电压漂移过零点的波形，影响内部时钟，计时器和adc．

电力电子变换器和开关电路是影响电网中电流和电压形状的主要来源。他们也是受害者;电源电压中的谐波是影响点火装置换向的主要因素。谐振变换器和线换流变换器的运行受到谐波的挑战，其后果在微电网系统中经常发生。

信息技术产业委员会(ITIC)研究了计算机在电力供应失真时的脆弱性。这些研究产生了限制谐波效应的标准。在工业自动化中，由于谐波引起的挂起、数据丢失或过程控制故障是不可忽视的。此外，在通信电子领域，我们可能会经历相声和干扰在相邻输电线路有谐波的情况下。通信工程师非常热衷于关注这个问题，并解决干扰和噪声干扰。