諧波電流是怎樣對電氣設備造成干擾的?

裝過內(nèi)存、玩過芯片的人都知道，在冬天不能用手輕易觸碰金手指，因為有可能因為自己不經(jīng)意的使用習慣就導致精密的內(nèi)存、芯片報廢。終其原因，是因為冬天人手容易帶靜電，不要小看這靜電，他瞬間的電壓可達幾千伏，可謂是內(nèi)存、芯片殺手!

對于精密電子設備來說，最怕遇到的就是來自外部干擾的沖擊，這往往是致命的。事實上，外部干擾無處不在，比如在工業(yè)現(xiàn)場，電網(wǎng)就無時無刻都在被諧波電流沖擊，這同樣會對用電網(wǎng)絡中的精密電子設備形成嚴重干擾。那么這種干擾是怎樣形成的呢?

在用電網(wǎng)絡中，存在許多非線性負載，如：中頻爐、變頻器、直流電機驅(qū)動器、電子鎮(zhèn)流器等工作電流劇烈變化的設備，會向電網(wǎng)注入諧波電流。這類諧波電流產(chǎn)生的電壓畸變?nèi)菀讓е翽LC、數(shù)控機床、計算機、精密儀器等設備受到干擾，出現(xiàn)工作異常。

要記?。悍蔷€性負載向電網(wǎng)發(fā)射的諧波電流本身并不會對其他設備產(chǎn)生影響，我們所看到的諧波對其他設備的影響，是諧波電流通過電網(wǎng)的阻抗產(chǎn)生諧波電壓產(chǎn)生的。關于這種現(xiàn)象的解釋如下圖所示：

這里設備1是產(chǎn)生諧波電流的設備，它工作時向電網(wǎng)注入諧波電流。由于電網(wǎng)有一定的阻抗，電網(wǎng)的阻抗包括，變壓器的阻抗Z0，線路的阻抗Z1和Z2，總的阻抗就Z=(Z0+Z1+Z2)。當設備1向電網(wǎng)注入諧波電流時(記為In)，則在電網(wǎng)的阻抗Z上產(chǎn)生了諧波電壓(記為Un)，于是設備2的電源輸入端就出現(xiàn)了諧波電壓Un。如果諧波電壓超過了設備2能夠承受的程度，設備2就會受到這個諧波電壓的干擾。一般電子設備允許的諧波畸變率為UTHD5%。

在現(xiàn)實中，設備1往往是中頻爐、變頻器、直流電機驅(qū)動器等工作電流發(fā)生劇烈變化的設備，設備2往往是PLC、數(shù)控機床、計算機、精密測量儀器等設備。諧波對其他設備造成的不良影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

l 數(shù)字控制設備，PLC、數(shù)控機床等，發(fā)生誤動作;

l 信號采集系統(tǒng)、測量儀器等的精度降低;

l 電動機發(fā)生抖動、過熱。

從上述原理可知，諧波源負載是否會對同一個電網(wǎng)上的電子設備造成干擾，主要取決于電子設備的電源線輸入端電壓諧波畸變的大小，以及電子設備供電電源的抗干擾能力。

諧波源負載產(chǎn)生同樣的諧波電流的情況下，與變壓器之間的距離越遠，則對應的電網(wǎng)阻抗越大，引起的電壓畸變就越大，越容易對同一個電網(wǎng)上的電子設備形成干擾。而不同的電子設備抗畸變電壓的能力也有優(yōu)劣之分，在同一供電網(wǎng)絡，某臺電子設備會受干擾，并不意味著所有的電子設備在這個位置都會受干擾。

因此，對于非線性負載，需要使用功率分析儀測試其諧波電流是否超出相關標準規(guī)定的限值。致遠電子PA全系列功率分析儀支持全球最通用的IEC61000-4-7諧波測試標準，而對于電能質(zhì)量要求較高的精密設備，需要對其供電電源的抗諧波干擾能力進行測試。其中PA8000認證級功率分析儀強大FFT測量功能可以分析每一次頻點的能量，最小分辨率為0.1Hz，通過此功能可以查看每次間諧波的數(shù)據(jù)。

在實際測試中，需要測試電源輸入端的間諧波指標，目前業(yè)界只有PA8000認證級功率分析儀和PA5000功率分析儀能支持此功能，國內(nèi)某權(quán)威檢測機構(gòu)購買的PA5000正是用于電源抗干擾度測試，是業(yè)界最合適的解決方案。