谐波如何影响设备

暖通空调

从轻微的控制跳闸到压缩机和变压器故障，谐波可以影响每一种类型的设备，特别是暖通空调设备。谐波会对系统造成严重破坏，由于它们引起的额外症状，经常被忽视。

在配电系统中寻找谐波电流

电路中的谐波电流以基本频率60赫兹(Hz)的数倍频率流动。例如，电路中180 Hz的电流是三次谐波(60 Hz乘以3)。这类电流通常不能直接用万用表测量，通常直到生产线上的设备开始出现问题时才会被发现。

这些谐波电流的产生和反射回配电系统会引起问题。

开始寻找这些问题的一种方法是比较仪表读数。比较平均响应表的电流读数与同一电路上质量好的真有效值表的电流读数将有助于指出谐波问题。平均响应表只显示60hz电流，真有效值表将显示60hz和谐波电流的组合。

知道要寻找什么以及如何发现配电系统中的谐波可以帮助节省大量时间和头痛，并让您知道开始通过更换物品或安装谐波滤波器来减轻它们的影响。

现代电子电路必须将供电的60hz交流电(AC)转换成直流电(DC)，因为电子设备使用直流电压和电流工作。这些电子负载被称为“非线性”负载，因为绘制的电流波形不对应于施加的电压波形。这些非线性负载产生谐波电流反射到系统中。谐波电流出现在一个很宽的频谱上，但通常随着频率越来越高而减小。

非线性负载。由变频驱动器(VFD)绘制的单相电压和电流正弦波很容易表明当前波形(下)与所施加的电压波形完全不一致。这种非线性负荷产生的谐波电流流入配电系统。

虽然不同的谐波频率在电路中产生各自独特的影响，但当多个谐波频率组合在一起时，它们会扭曲原始的60 Hz正弦波。输入端的失真功率会在控制电路中引起错误的跳闸和报警。一些谐波电流产生过量的热量。另一些则会在电机中产生反向扭矩，降低效率并在此过程中使电机过热。

谐波数根据其与基本频率(或60 Hz)的关系分配。要找到谐波电流的频率，将谐波数乘以第一个或基频60hz。

所有的谐波都倾向于扭曲原始的60赫兹的基本正弦波。在电能质量分析仪上测量电压正弦波时，总谐波失真(THD)不应超过5%。

目前使用的许多vfd都是6脉冲驱动器(转换电路中有6个二极管)。这些驱动器在第5，第11，第13，第17，第19，等等产生谐波。如果在这些频率存在高水平的谐波，可以考虑在驱动器的输入电源上放置滤波器。

任何电路中的故障排除都意味着正确识别问题的根本原因并隔离源头。如果对非线性负载的例行预防性维护检查没有发现问题，请考虑寻找谐波。

寻找的存在谐波，首先用钳形表测量，可以显示电能质量问题，如雷竞技appFluke 378 FC非接触电压真有效值钳形表．这个PQ问题可以帮助显示总谐波失真(THD)，并显示当前的总谐波。

过高的THD电压意味着任何数量的问题都可能发生，并应采取纠正措施。要获得更详细的信息，您需要使用电能质量分析仪来进一步研究各个谐波的幅度和影响。

一个电能质量分析仪测量每个谐波频率的水平以及与电能质量相关的许多其他问题。为了测量谐波，用雷竞技appFluke 1770系列电能质量分析仪将在电路上放置一段时间，以记录线路功率的扰动。

除了测量谐波，电能质量分析仪还记录其他可能导致控制电路故障的干扰。从膨胀和下降，到浪费的能源和电气干扰，电能质量分析仪是强大的工具能否帮助您解决工厂内的许多问题．

THD和谐波电平应在共耦合点(PCC)测量。在故障排除时，PCC是怀疑引起问题的非线性负载连接到配电系统其余部分的点。

例如，快速检查提供VFD的电机控制中心(MCC)隔间将表明VFD是否正在产生潜在的谐波问题。寻找电压接近5%的THD，并检查不同谐波频率的存在和水平。VFD的谐波输出将随着VFD输出的变化而变化，因此可能需要设置电能质量分析仪来记录一段时间的值，因为系统要求不同。

如果您发现系统中存在过多的谐波，最好在做出决定之前分别查看每种情况。在某些情况下，最好购买谐波滤波器，并将其放置在离产生谐波电流的设备尽可能近的地方。最好咨询设备的制造商，或外部的工程顾问，为问题找到最佳的谐波滤波器。当涉及到谐波滤波器时，没有“一刀切”。你必须考虑负载的大小和所产生的谐波。

在其他情况下，最好使用隔离变压器隔离有问题的设备。重新定位引起问题的非线性负载或受影响的电路到另一个配电面板，可能有助于清除任何谐波。例如，如果受影响的控制与引起问题的非线性负载来自同一面板，则将控制电路移动到另一个面板可能有助于缓解问题。当远离非线性负荷时，谐波问题趋于减少。

警告:故障排除需要在带电电路上工作;一定要遵循的要求NFPA 70E:工作场所电气安全标准．