三次諧波簡介

一種正弦波分量，其頻率為復雜波的基頻的三倍

在物理學和電類學科中都有三次諧波的概念 任何一個波函數都可以進行傅里葉分解：f（t）=∑（k=1，n）cos（kwt+ak），當k=1時的分量f（t）=cos（wt+a）成為基波分量，以此類推 當k=3時f（t）=cos（3wt+a3）稱為三次諧波。

三次諧波污染主要存在于低壓配電網中，以建筑系統最為嚴重。其對電網的危害主要有：功率損耗增加、設備壽命縮短、接地保護功能失常、遙控功能失常、電網過熱等；對配電站會造成電子器件誤動作、電容器損壞、附加磁場、中性線過載和電纜著火。

在電力系統中，正常供電頻率是50HZ，所謂“三次諧波”，就是在50HZ的電路中，夾雜有150HZ的交流正弦波，這個150HZ的交流正弦波由于是50HZ的三倍，于是稱之為三次諧波。

輸電及配電系統規定：在頻率恒定情況下，電壓和電流均以正弦波波形運行。然而在非線性負荷接入系統時，產生的附加的諧波電流會引起電流和電壓畸變。

三次諧波的產生原因

一般來說， 理想的交流電源應是純正弦波形，但因現實世界中的輸出阻抗及非線性負載的原因，，導致電源波形失真。 若電壓頻率是50Hz，，將失真的電壓經傅立葉轉換分析后，可將其電壓組成分解為除了基頻（50Hz）外，倍頻（100Hz， 150Hz，…。。）成份的組合。其倍頻的成份就稱為諧波。

照明工程中大規模使用高強度氣體放電燈、LED燈、熒光燈等，造成大量的諧波電流，因而只要電流波形不是正弦波，其中就包含了諧波電流的成分。

單相整流電路的電流是脈沖狀的。如果三條相線上的電流是脈沖狀的。由于脈沖很窄，因此當第一相上出現電流時，第二相和第三相上的電流為0.因此零線上不會發生抵消，相線上出現的每個電流脈沖也會出現在零線上。這種現象解釋了當負載為計算機時，即使負載平衡，中線上仍然有電流的現象。

中線上的電流脈沖數是相線上的電流脈沖數的3倍，根據電流有效值的計算方法，中線上的電流會達到相線的1.7倍。如果整流電路的電流的脈寬大于60°，就會在中線上發生重疊現象，這時中線上的一部分電流發生抵消，實際的零線電流會小于相線電流的1.7倍。

現在建筑物中幾乎所有的負載都是以整流電流為代表的非線性負載，因此，中線電流過大的問題十分普遍。

三次諧波的產生方式

產生三次諧波的非線性單相負荷主要有（不考慮暫態及非正常工作狀態）：

（1）熒光燈、節能燈及其鎮流器；

①市場調查表明，國內市場絕大多數的熒光燈電子鎮流器三次諧波電流含量高達80%～90%；

②高檔的電子鎮流器三次諧波電流含量分三種標準：標準：其諧波電流含量《37%；標準：其諧波電流含量《30%；帶燈絲預熱控制的電子鎮流器其諧波電流含量《10%。市場上的商品實際上達不到標準要求；

③節能型電感鎮流器標準規定《20%，其中三次諧波電流含量占主要成分。

（2）電弧焊接設備（電弧的非線性類負荷）；

（3）計算機開關型電源及顯示器（大型顯示屏幕）；

（4）彩色電視機及監視器，如證券公司、體育場館、商業中心和新聞中心的電視墻的顯示幕墻。普通型彩色電視機可達127%，三次諧波電流含量高達90%；

（5）晶閘管調壓電源（如加熱器、調光器、電化學電源等）；

（6）晶閘管調功電源（如加熱器、電化學電源等）；

（7）整流電源（如電器的工作電源、充電器、直流傳動及電化學電源等）；

（8）開關型穩壓電源及；

（9）變頻器

①變頻的家用電器，如空調、洗衣機、風機、泵、微波爐；

②工業及建筑用的調速電動機；

③中頻電源。

三次諧波的影響

各次諧波在電路中的作用是不相同的，諧波的疊加與相序有關。同一電路中的某些諧波相互作用時，會相互減弱或相互抵消。但在更多的場合往往相互疊加，使波形發生明顯的畸變。

（10）諧波勵磁

在同步發電機的定子槽中嵌入一獨立的繞組，利用氣隙磁場中的三次諧波分量感應出三次諧波電動勢，經可控整流后供給轉子勵磁電流的一種勵磁方式。