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諧波電流是怎樣對電氣設備造成干擾的

來源: 發布時間:2017-11-02 09:19:52 次瀏覽
在電源的運行過程中,諧波干擾是最常見的,工程師們往往需要不斷的升級PFC電路來改進自家的電源產品,如何定位電源運行時的每一次諧波值和頻率呢,本文給出答案。
 
對于精密電子設備來說,最怕遇到的就是來自外部干擾的沖擊,這往往是致命的。事實上,外部干擾無處不在,比如在工業現場,電網就無時無刻都在被諧波電流沖擊,這同樣會對用電網絡中的精密電子設備形成嚴重干擾。那么這種干擾是怎樣形成的呢?
 
在用電網絡中,存在許多非線性負載,如:中頻爐、變頻器、直流電機驅動器、電子鎮流器等工作電流劇烈變化的設備,會向電網注入諧波電流。這類諧波電流產生的電壓畸變容易導致PLC、數控機床、計算機、精密儀器等設備受到干擾,出現工作異常。
 
 
要記?。悍蔷€性負載向電網發射的諧波電流本身并不會對其他設備產生影響,我們所看到的諧波對其他設備的影響,是諧波電流通過電網的阻抗產生諧波電壓產生的。關于這種現象的解釋如下圖所示:
 
 
這里設備1是產生諧波電流的設備,它工作時向電網注入諧波電流。由于電網有一定的阻抗,電網的阻抗包括,變壓器的阻抗Z0,線路的阻抗Z1和Z2,總的阻抗就Z=(Z0+Z1+Z2)。當設備1向電網注入諧波電流時(記為In),則在電網的阻抗Z上產生了諧波電壓(記為Un),于是設備2的電源輸入端就出現了諧波電壓Un。如果諧波電壓超過了設備2能夠承受的程度,設備2就會受到這個諧波電壓的干擾。一般電子設備允許的諧波畸變率為UTHD<5%。
 
 
在現實中,設備1往往是中頻爐、變頻器、直流電機驅動器等工作電流發生劇烈變化的設備,設備2往往是PLC、數控機床、計算機、精密測量儀器等設備。諧波對其他設備造成的不良影響主要體現在以下幾個方面:
 
l數字控制設備,PLC、數控機床等,發生誤動作;
 
l信號采集系統、測量儀器等的精度降低;
 
l電動機發生抖動、過熱。
 
從上述原理可知,諧波源負載是否會對同一個電網上的電子設備造成干擾,主要取決于電子設備的電源線輸入端電壓諧波畸變的大小,以及電子設備供電電源的抗干擾能力。
 
諧波源負載產生同樣的諧波電流的情況下,與變壓器之間的距離越遠,則對應的電網阻抗越大,引起的電壓畸變就越大,越容易對同一個電網上的電子設備形成干擾。而不同的電子設備抗畸變電壓的能力也有優劣之分,在同一供電網絡,某臺電子設備會受干擾,并不意味著所有的電子設備在這個位置都會受干擾。
 
因此,對于非線性負載,需要使用功率分析儀測試其諧波電流是否超出相關標準規定的限值。致遠PA全系列功率分析儀支持全球最通用的IEC61000-4-7諧波測試標準;而對于電能質量要求較高的精密設備,需要對其供電電源的抗諧波干擾能力進行測試。其中PA8000認證級功率分析儀FFT測量功能可以分析每一次頻點的能量,最小分辨率為0.1Hz,通過此功能可以查看每次間諧波的數據。
 
 
在實際測試中,需要測試電源輸入端的間諧波指標,目前業界目前只有PA8000認證級功率分析儀和PA6000H、PA5000H支持此功能。國內某權威檢測機構購買的PA5000H正是用于電源抗干擾度測試。
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