谐波是怎么产生的啊？谐波是什么波形，为什么定义为谐波啊？

什么是谐波？怎么产生的~

谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波，而基波是指其频率与工频(50Hz)相同的分量。高次谐波的干扰是当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”，亟待采取对策。
电网谐波主要由发电设备(电源端)、输配电设备以及电力系统非线性负载等三个方面引起的。
1.电源端产生的谐波
发电机的三相绕组在制作上很难做到绝对对称，由于制作工艺影响，其铁心也很难做到绝对的均匀一致，加上发电机的稳定性等其他一些原因，会产生一些谐波，但一般来说相对较少。
2.输配电过程产生的谐波
电力变压器是输配电过程中主要的谐波来源，由于变压器的设计需要考虑经济性，其铁心的磁化曲线处于非线性的饱和状态，使得工作时的磁化电流为尖顶型的波形，因而产生奇次谐波。
较高的变压器铁心饱和程度使得其工作点偏离了线性曲线，产生了较大的谐波电流，其奇次谐波电流的比例可以达到变压器额定电流的0.5%以上。
3.电力设备产生的谐波
(1)整流晶闸管设备。由于整流晶闸管广泛应用在开关电源、机电控制、充电装置等许多方面，给电网带来了相当多的谐波。据统计，由整流设备引起的谐波将近达到全部谐波的40%，是谐波的一个主要来源。
(2)变频设备。电动机、电梯、水泵、风机等机电设备中常用的变频设备，因为大部分是相位控制，其谐波成分比较复杂，除了整数次的谐波成分外，还含有一定分数次的谐波成分，变频设备的功率一般较大，其广泛应用对电网造成的谐波也越来越多。
(3)气体放电类电光源。气体放电类电光源如高压钠灯、高压汞灯、荧光灯以及金属卤化物灯等，其伏安特性的非线性相当严重，有的电光源还具有负伏安特性，这些都会给输电网带来奇次谐波成分。
(4)家用电器设备。在空调器、冰箱、洗衣机、电风扇等含有绕组的用电设备中，由于不平衡电流的变化也能使电源波形发生改变。另外，计算机、电视机、温控炊具、调光灯具等，因其具有一定的调压整流功能，也会产生高次的奇次谐波成分。
(5)其他用电设备。

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谐波的危害
(1)对旋转的发电机、电动机而言，由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁心中产生附加损耗，从而降低发电、输电及用电设备的效率。更为严重的是，谐波振荡容易使汽轮发电机产生振荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳破坏。
(2)谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致电机、变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。
谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以电机、变压器在严重的谐波负载下将产生局部过热、振动和噪声增大、温升增加，从而加速绝缘老化、缩短变压器等电气设备的使用寿命、浪费日趋宝贵的能源、降低供电可靠性。
(3)由于电机、变压器、电力电容器、电缆等负载处于经常的变动之中，极易与电网中含有的大量谐波源构成串联或并联的谐振条件，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电机、变压器等负载及电力系统的安全运行，引发输配电事故的发生。
(4)电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量。断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的开断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。
(5)另外，由于谐波的存在，易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动以及在通信系统内产生声频干扰，严重时将威胁通信设备及人身安全等。
参考资料来源：百度百科-谐波

一、谐波的产生

电网谐波主要由发电设备(电源端)、输配电设备以及电力系统非线性负载等三个方面引起的。谐波产生的原因主要有：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。

二、谐波波形

谐波的频率必然也等于基波的频率的整数倍，基波频率3倍的波称之为三次谐波，基波频率5倍的波称之为五次谐波，以此类推。不管几次谐波，他们都是正弦波。

三、定义为谐波的原因

谐波 (harmonic wave)，从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。

什么是谐波？简单地说，电力系统把50赫兹的电压或者电流波，叫做基波，不是50Hz的电压、电流就是谐波。
电网中有一些特殊的用电设备，比如：大功率整流器、中频炉、变频器、劣质节能灯，等等，这类设备的工作电流与电压不成正比，我们叫它们为非线性的负载。
发电机发出的电能，本来是比较规整的50Hz的频率，但是如果遇到非线性设备在电网中，这一些设备工作时，就会产生谐波。比如单相整流器，就把50Hz的基波，“整”成具有100Hz、150Hz、200Hz……等等成分的信号，就出现了谐波。这种会产生谐波的设备，我们常常叫它“谐波源”。
谐波的次数：谐波的频率与50Hz的比值，就是谐波的次数，比如：150Hz的，叫3次谐波，350Hz的，叫7次谐波，等等。
电网中，奇次谐波较常见，最多的是3、5、7、9次。偶次谐波很少见。由于谐波次数越高（频率越高），谐波的衰减就越快，所以21次以上的谐波，在电网中很少，因此谐波的监测与治理，都不超过21次。
谐波是电力系统中的一种能量污染，会导致电机发热产生故障、电力保护误动作、电脑通讯设备受干扰、……等等，其危害是很大的。
但是要消除非线性设备的谐波，需要很大的成本。签于国家目前没有法律处罚，所以绝大多数设备生产厂家都听之任之，就像排放废水废气一样，国家不罚就不去治理。
【提高】“谐波”一词起源于声学，信号理论对谐波的定义是：一个任意的周期信号，可以分解成若干个单一频率的正弦波的叠加，这些正弦波的频率是按自然数列排列的，比如是：f、2f、3f、……Nf，等等。也就是说一系列频率是f、2f、3f、……Nf的单一频率的正弦波，可以合成一个任意的周期波形。这些正弦波中，频率最低的一个正弦波，叫基波，f就是基频，频率为2f、3f、4f、5f……的信号，就叫谐波。

发电机的谐波 同步发电机产生的谐波电动势是由于转子和定子之间空气隙中的磁场非正弦分布所引起的。发电机每对磁场下气隙中的磁场不可能完全按正弦分布，发电机实际运行时，气隙磁场非严格正弦波，含有一定谐波成分，而这是由磁场的结构所决定的。因此发电机的输出电压本身就含有一定的谐波，其谐波电压的幅值和频率取决于发电机本身结构和工作状态。

谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般为2≤n≤40。
谐波源自于三个方面：一是发电源质量不高产生谐波；二是输配电系统产生谐波；三是用电设备产生的谐波。

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