谐波对电气设备制造的影响
【摘要】根据对供电电力的不同要求，采取不同的措施限定高次谐波，存在于不同的用电设备中。本文主要分析高次谐波产生的原因及为限制高次谐波在相应电气设备设计制造时的改善措施。
【关键词】傅立叶级数;高次谐波;绕组接法;非线性设备;高次谐波预防措施
引言
电力系统电气设备制造时，考虑的因素很多，如电气设备的布局、设备的结构、设备性能、相关创新技术的应用等。其中电力传输设备如变压器等在结构设计时不能忽略电能的传输质量。变压器的的高压绕组通常设计成星形接法，低压绕组是角形接法。在大容量变压器设计生产时绕组接法基本如此，目的是为了抑制高次谐波的干扰。
1.谐波定义
谐波是指电流中所含有的频率为基波整数倍的电量，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。
2.谐波的产生
现代社会，对电能的需求及应用无处不在。电力系统在生产及传输电能过程中，用到很多相关的电气设备。交流电网中，由于投入电网运行的很多设备是非线性电气设备，使得电压、电流波形不是严格意义上的正弦波，而是不同程度的非正弦波。
非正弦波通常是周期性电气分量，根据傅立叶级数，可分解成基波分量（频率50Hz）和高次谐波分量。
2.1 非正弦周期函数的分解
根据电路原理知道，电气线路中会遇到非正弦周期波形信号，如常见的矩形波。由高等数学知道，非正弦周期函数，用傅氏级数展开后，含有高次谐波，镜对称的周期函数作傅氏级数变换后是奇谐波函数，满足f（t）=-f（t+T/2）规律。其表达式为：
2.2 非线性设备
电力线路中产生高次谐波的非线性设备主要有：含铁芯设备，变流设备，电弧炉等。下面分别介绍。
2.2.1 含铁芯设备
电力变压器、电动机的铁芯具有非线性磁化特性，为了提高铁芯的利用效率，通常变压器的额定磁通密度B都设计在磁滞回线（B-H曲线）的临界拐点，从而造成变压器的励磁电流i0为非正弦波，其中含有大量的奇次谐波。
由电路理论知，磁路中的磁通与励磁电流是非线性关系。所以，交流电流作用下，磁路中的磁通与励磁电流服从铁磁物质的磁化曲线。
当主磁通正弦变化时，励磁电流曲线具有尖顶波形。如图1所示。主要含有三次谐波及其他高次谐波电流。当励磁...
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