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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2019-10-29 15:09
1. 什么是諧波電流
電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中如果使用了非線性負(fù)載，那么當(dāng)電流流經(jīng)該非線性負(fù)載時(shí)，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就會(huì)形成非正弦電流，諧波電流就是將非正弦周期性電流函數(shù)按傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)時(shí)，其頻率為原周期電流頻率整數(shù)倍的各正弦分量的統(tǒng)稱。
諧波頻率是基波頻率的整數(shù)倍，如果諧波的頻率是基波頻率的N倍，就稱為N次諧波。知名數(shù)學(xué)家傅立葉曾分析證明，任何重復(fù)的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波頻率倍數(shù)的諧波的正弦波分量，傅里葉變換本質(zhì)其實(shí)就是諧波分析，這說(shuō)明諧波也是正弦波，只是每個(gè)諧波都具有不同的頻率，幅度與相角。諧波可以區(qū)分為偶次諧波與奇次諧波，如第3、5、7次編號(hào)的為奇次諧波，而2、4、6、8等為偶次諧波。
有人好奇為什么沒(méi)有1次諧波呢？我們知道基波是與該重復(fù)波形最長(zhǎng)周期相等的正弦波分量，相對(duì)于這個(gè)周期的頻率被稱為基波（本）頻率。而頻率等于基波（本）頻率整數(shù)倍的正弦波分量稱為諧波，因此我們認(rèn)為一次諧波即為基波，所以很少出現(xiàn)一次諧波的叫法，如基波為50Hz時(shí)，2次諧波為100Hz，3次諧波則是150Hz。
一般來(lái)講，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。如果想了解或?qū)W習(xí)傅里葉分析，推薦一個(gè)超Nice教程：“傅里葉分析之掐死教程”
2. 諧波電流試驗(yàn)?zāi)康?/strong>
諧波電流不僅會(huì)對(duì)同一電網(wǎng)中的其他用電設(shè)備造成干擾，還會(huì)使電網(wǎng)的中線電流超載而降低電能使用效率。另外還可能造成醫(yī)用設(shè)備超溫，產(chǎn)生噪聲，加速絕緣老化，縮短使用壽命，甚至造成設(shè)備故障或燒毀等。
為了保障電網(wǎng)質(zhì)量，我國(guó)相繼公布了GB17625.1《電磁兼容限值低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限值（設(shè)備每相輸入電流小于或等于16A）》及GB17625.2《電磁兼容限值對(duì)額定電流不大于16A的設(shè)備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃爍的限值》，分別等同于IEC61000-3-2和IEC61000-3-3。
我們做諧波電流試驗(yàn)?zāi)康闹荚?strong style="-ms-word-wrap: break-word !important; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important;">檢測(cè)電子電氣設(shè)備通過(guò)電源線注入到公用供電系統(tǒng)中的諧波電流是否滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值要求。
小提示：醫(yī)療器械行業(yè)諧波電流發(fā)射限值參考GB 17625.1，一般來(lái)講，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大，因此標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)奇次諧波提出了更高的要求，從而保證醫(yī)用設(shè)備不會(huì)對(duì)公共電網(wǎng)造成過(guò)大的影響。需要注意的是YY 0505對(duì)每相電流＞16 A的設(shè)備或系統(tǒng)不做要求。
3. 試驗(yàn)設(shè)備及必備條件
根據(jù)GB17626.1標(biāo)準(zhǔn)要求，主要試驗(yàn)設(shè)備有以下幾種：
（1）純凈電源：其作用是產(chǎn)生一個(gè)沒(méi)有諧波的50Hz交流電源，這樣可以保證測(cè)試到的諧波完全是由EUT產(chǎn)生的。具體要求如下：
輸出電壓穩(wěn)定度在±2.0%以內(nèi)，頻率穩(wěn)定度在±0.5%以內(nèi)；
三項(xiàng)電源應(yīng)保證兩兩相之間的相角為120°±1.5°；
帶載時(shí)輸出電壓2-40次諧波分量不得超過(guò)GB17625.1第A.2（C）所規(guī)定之比例；
輸出電壓峰值應(yīng)為其rms值的1.40到1.42倍之間，且在87°至93°相位角出現(xiàn)；
（2）諧波分析儀：其作用是分析供電電流中的諧波成分，可以使用專門的儀器，也可以使用帶FFT功能的示波器來(lái)代替。具體要求如下：
應(yīng)完全符合IEC61000-4-7的要求；
電壓、電流、功率的測(cè)量準(zhǔn)確度滿足下表之要求：
（3）電流取樣傳感器（選用）：其主要作用是將EUT電源線中的電流進(jìn)行取樣，以便于分析。電流取樣傳感器要求靈敏度高切不能對(duì)供電條件產(chǎn)生太大的影響，以此來(lái)保證測(cè)試誤差足夠小。
4. 試驗(yàn)方法及配置
除非另有規(guī)定，諧波電流發(fā)射試驗(yàn)應(yīng)在正常工作狀態(tài)且預(yù)期能產(chǎn)生最大總諧波電流的模式下進(jìn)行，單相設(shè)備的測(cè)量電路如下圖1所示：
圖1
三相設(shè)備的測(cè)量電路如下圖2所示：
圖2
5. 舉例
GB17625.1把設(shè)備分成4類
A類：平衡的三相設(shè)備；家用電器（不包括列入D類的設(shè)備）；工具，不包括便攜式工具；白熾燈調(diào)光器；音頻設(shè)備；未歸入其他三類的設(shè)備都視為A類設(shè)備。
B類：便攜式工具；不屬于專用設(shè)備的弧焊設(shè)備。
C類：照明設(shè)備（包括燈和燈具；主要功能為照明的多功能設(shè)備中的照明部分…）。
D類：功率不大于600W的個(gè)人計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)顯示器及電視接收機(jī)。
各類設(shè)備的限值要求如下圖所示：
其中B類設(shè)備的限值為A類設(shè)備限值的1.5倍，由上圖對(duì)比可知諧波電流限值對(duì)C類設(shè)備要求最為嚴(yán)格，D類次之，也是因?yàn)檫@兩類設(shè)備在生活中應(yīng)用最為廣泛。
題外話：一個(gè)國(guó)家某一領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)做得好不好，要求的嚴(yán)不嚴(yán)，經(jīng)常是看其受到該領(lǐng)域的影響大不大，比如日本對(duì)核污染和家用電器方面的標(biāo)準(zhǔn)，華為對(duì)5G方面的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然這個(gè)并不絕對(duì)。
首先確定設(shè)備的分類Class A/B/C/D，依據(jù)分類來(lái)定下具體的限值；
以某A類設(shè)備為例：
限值圖如下圖藍(lán)色圖形所示：
測(cè)試數(shù)據(jù)如下表：
由此可知，測(cè)試結(jié)果為合格。
對(duì)于大多數(shù)諧波測(cè)試儀來(lái)說(shuō)，可以設(shè)定測(cè)量時(shí)間（測(cè)量時(shí)間需要足夠長(zhǎng)以滿足測(cè)試可重復(fù)性的要求，一般默認(rèn)是2.5min）。設(shè)備工作模式的選擇首先參照附錄C，如果在附錄C中沒(méi)有列出，那么選擇合適的工作方式使之產(chǎn)生最大諧波電流。諧波分析軟件會(huì)根據(jù)采樣電流算出各次諧波電流的大小，并與限值比較得出測(cè)試結(jié)果。
來(lái)源：電磁兼容EMC
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