諧波裝置的作用

1. 什麼是諧波怎麼產生的

諧波 (harmonic wave)，從嚴格的意義來講，諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數倍的電量，一般是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數分解，其餘大於基波頻率的電流產生的電量。

諧波電流是由設備或系統引入的非正弦特性電流。電網諧波主要由發電設備(電源端)、輸配電設備以及電力系統非線性負載等三個方面引起的。

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諧波的危害：

理想的公用電網所提供的電壓應該是單一而固定的頻率以及規定的電壓幅值。諧波電流和諧波電壓的出現，對公用電網是一種污染，它使用電設備所處的環境惡化，也對周圍的能耐電力電子設備廣泛應用以前，人們對諧波及其危害就進行過一些研究，並有一定認識，但那時諧波污染還沒有引起足夠的重視。

近三四十年來，各種電力電子裝置的迅速發展使得公用電網的諧波污染日趨嚴重，由諧波引起的各種故障和事故也不斷發生，諧波危害的嚴重性才引起人們高度的關注。

2. 諧波減速機優點是什麼

諧波減速機究竟是什麼東西呢?原來諧波減速機其實就是一種利用齒輪的新型減速器，減少物件與物件之間的摩擦。諧波減速機的原理說起來是很復雜的，不過大家了解之後又會知道這是怎麼一回事，它是怎麼工作的，大家可以想像一下齒輪式怎麼滾動就可以了，那麼使用諧波減速機有什麼好處呢?下面，我們一起來看看諧波減速機的優點有哪一些吧。

諧波傳動減速器優點：

(1)傳動速比大。單級諧波齒輪傳動速比范圍為70~320，在某些裝置中可達到1000，多級傳動速比可達30000以上。它不僅可用於減速，也可用於增速的場合。

(2)承載能力高。這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數多，雙波傳動同時嚙合的齒數可達總齒數的30%以上，而且柔輪採用了高強度材料，齒與齒之間是面接觸。

(3)傳動精度高。這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數多，誤差平均化，即多齒嚙合對誤差有相互補償作用，故傳動精度高。在齒輪精度等級相同的情況下，傳動誤差只有普通圓柱齒輪傳動的1/4左右。同時可採用微量改變波發生器的半徑來增加柔輪的變形使齒隙很小，甚至能做到無側隙嚙合，故諧波齒輪減速機傳動空程小，適用於反向轉動。

(4)傳動效率高、運動平穩。由於柔輪輪齒在傳動過程中作均勻的徑向移動，因此，即使輸入速度很高，輪齒的相對滑移速度仍是極低(故為普通漸開線齒輪傳動的百分之-)，所以，輪齒磨損小，效率高(可達69%~96%)。又由於嚙入和嚙出時，齒輪的兩側都參加工作，因而無沖擊現象，運動平穩。

(5)結構簡單、零件數少、安裝方便。僅有三個基本構件，且輸入與輸出軸同軸線，所以結構簡單，安裝方便。

(6)體積小、重量輕。與一般減速機比較，輸出力矩相同時，諧波齒輪減速機的體積可減小2/3，重量可減輕1/2。

(7)可向密閉空間傳遞運動。利用柔輪的柔性特點，輪傳動的這一可貴優點是現有其他傳動無法比擬的。

諧波齒輪減速機在許多行業都有使用到，例如航天、常用軍械、起重機械等等這一些機械方面，諧波減速機都是有應用到的。諧波減速機傳遞的功率是可大可小的，從幾十瓦到幾十千瓦都是可以的，但是大功率的多用於短期的工場中。不過經過上面簡單的了解諧波減速機的優點後，相信大家都知道這個諧波減速機是多麼的有用處，提高工作效率。

3. 什麼是諧波

在電力系統中諧波產生的根本原因是由於非線性負載所致。當電流流經負載時，與所加的電壓不呈線性關系，就形成非正弦電流，即電路中有諧波產生。諧波頻率是基波頻率的整倍數，根據法國數學家傅立葉(M．Fourier)分析原理證明，任何重復的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波，每個諧波都具有不同的頻率，幅度與相角。諧波可以區分為偶次與奇次性，第3、5、7次編號的為奇次諧波，而2、4、6、8等為偶次諧波，如基波為50Hz時，2次諧波為l00Hz，3次諧波則是150Hz。一般地講，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統中，由於對稱關系，偶次諧波已經被消除了，只有奇次諧波存在。對於三相整流負載，出現的諧波電流是6n±1次諧波，例如5、7、11、13、17、19等，變頻器主要產生5、7次諧波。
「諧波」一詞起源於聲學。有關諧波的數學分析在18世紀和19世紀已經奠定了良好的基礎。傅里葉等人提出的諧波分析方法至今仍被廣泛應用。電力系統的諧波問題早在20世紀20年代和30年代就引起了人們的注意。當時在德國，由於使用靜止汞弧變流器而造成了電壓、電流波形的畸變。1945年J.C.Read發表的有關變流器諧波的論文是早期有關諧波研究的經典論文。
到了50年代和60年代，由於高壓直流輸電技術的發展，發表了有關變流器引起電力系統諧波問題的大量論文。70年代以來，由於電力電子技術的飛速發展，各種電力電子裝置在電力系統、工業、交通及家庭中的應用日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴重。世界各國都對諧波問題予以充分和關注。國際上召開了多次有關諧波問題的學術會議，不少國家和國際學術組織都制定了限制電力系統諧波和用電設備諧波的標准和規定。
諧波研究的意義，道德是因為諧波的危害十分嚴重。諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和雜訊，並使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部並聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現混亂。對於電力系統外部，諧波對通信設備和電子設備會產生嚴重干擾

4. 什麼是諧波,

諧波是指對周期性非正弦交流量。

進行傅里葉級數分解所得到的大於基波頻率整數倍的各次分量，通常稱為高次諧波，而基波是指其頻率與工頻(50Hz)相同的分量。

諧波產生的原因主要有，由於正弦電壓加壓於非線性負載，基波電流發生畸變產生諧波。主要非線性負載有UPS、開關電源、整流器、變頻器、逆變器等。

泛音是物理學上的諧波，但次數的定義稍許有些不同，基波頻率2倍的音頻稱之為一次泛音，基波頻率3倍的音頻稱之為二次泛音，以此類推。

諧波的頻率必然也等於基波的頻率的整數倍，基波頻率3倍的波稱之為三次諧波，基波頻率5倍的波稱之為五次諧波，以此類推。不管幾次諧波，他們都是正弦波。

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諧波分析是信號處理的一種基本手段。在電力系統的諧波分析中，主要採用各種諧波分析儀分析電網電壓、電流信號的諧波，該類儀表的諧波分析次數一般在40次以下。

對於變頻器而言，其諧波分布與電網不同，電網諧波主要為低次諧波，而變頻器的諧波主要為集中在載波頻率整數倍附近的高次諧波，一般的諧波分析設備只能分析50次以下的諧波，不能測量變頻器輸出的高次諧波。

對於PWM波，當載波頻率固定時，諧波的頻率范圍相對固定，而所需分析的諧波次數，與基波頻率密切相關，基波頻率越低，需要分析的諧波次數越高。一般宜採用寬頻帶的，運算能力較強、存儲容量較大的變頻功率分析儀，根據需要，其諧波分析的次數可達數百甚至數千次。

例如，當載波頻率為2kHz，基波頻率為50Hz時，其40次左右的諧波含量最大；當基波頻率為5Hz時，其400次左右的諧波含量最大，需要分析的諧波次數一般至少應達到2000次。

同時，選擇儀表的同時，還應選擇合適帶寬的感測器，因為感測器的帶寬將限制進入二次儀表的信號的有效帶寬。一般用選擇寬頻帶的變頻電壓感測器、變頻電流感測器或電壓、電流組合式的變頻功率感測器。

5. 諧波保護器的作用

根據市場發展需要上海坤友電氣有限公司聯合上海電力大學，研究開發的新一代電網諧波保護器（KYXBQ），它能吸收各種頻率、各種能量的諧波干擾，將諧波消除在發生源，自動消除對用電設備產生的隨機高次諧波和高頻雜訊、脈沖尖峰、電涌等干擾。通過該智能諧波保護器能夠凈化電源、保護用電設備和功率因數補償設備、防止保護裝置的誤跳閘，從而保護設備安全、高效地運行。
三、技術參數
額定電壓
0.25KV（單相）；0.4KV（三相）
最大脈沖電流值
15KA
最大工作電壓（相電壓）
250V
最大峰值電壓（相電壓）
700V
鉗位電壓值
對於 3000V 的脈沖電壓，可限制 410V 以下
海拔高度
≤1500米
防護等級
IP44
外形尺寸
三相：132mm*120mm*70mm （長*寬*厚）
單相：103mm*90mm*65mm （長*寬*厚）
安裝尺寸
三相：4-φ6（長×寬：60mm×142mm）
單相：4-φ9（長×寬：47mm×105mm）
抗浪涌電流
對於 300V 的脈沖電壓，脈沖電流不超過 1000A
電路連接方式
星型
絕緣電阻
>2MΩ
耐壓/接觸點容量
導電部分與外殼間承受 2500VAC，時間 0.2 秒，無擊穿和閃絡現象/150A
濾波性能
保護頻率
1KHz－100KHz，100KHz－40K
泄露電流
1.2mA
外部環境
溫度范圍
40℃-80℃
存貯溫度
50℃-60℃
相對溫度
< 90%
大氣壓力
52 -110Kpa
工作環境
無爆炸無腐蝕性氣體導電塵埃，無細菌，無震盪，無沖擊源，海拔3500M以下
電磁兼容性測試
震盪波抗擾度
IEC60225-22-4
靜電放電抗擾度
射頻電磁輻射抗擾
度
電快速瞬變脈沖群
抗擾度
電源
功耗
小於 1.0 W
發熱
小於 40℃（外部環境 25℃)
外部介面
端子/外殼
耐高溫 100℃/鑄鋁
外殼類型
鑄鋁

維護方式
免維護
使用壽命 15 年以上
接線方式 接線柱連接
重量 2.0kg
四、功能特點
l 採用超微晶體合金材料與創新科技的特別電路
l 對高次諧波、高頻雜訊、脈沖尖峰、電涌等干擾有抑制和吸收作用
l 隨時跟蹤電壓、電流波形，矯正因諧波影響而產生畸變的電壓、電流波形
l 減少了用電設備的故障率和機器誤操作，全面克服了由於諧波污染引起的高頻干擾
l 裝置本身幾乎不耗電，具有超高的經濟效益
l 結構設計合理，接線簡單，安裝調試方便
五、應用領域
l 計算機電子設備、PLC、DCS、電器等晶元死機，壽命大幅縮水。
l 電源凈化、可以消除諧波、尖峰雜波、電路噪音和靜電等干擾。
l 屏幕頻閃
l 燈光頻閃
l 數據網路堵塞
l 功率因數補償設備所產生的問題
l 特殊（長）線路或投切重負載時的問題
l 保護裝置的誤跳閘
l 由於電能質量惡劣，導致用電裝置電能利用效率降低，用電量增加，造成不必要的電費支出。

6. 諧波減速器在工業機器人中起什麼作用

首先來看一下諧波減速器的一些主要特點：
(1)傳動速比大。單級諧波齒輪傳動速比范圍為70~320，在某些裝置中可達到1000，多級傳動速比可達30000以上。它不僅可用於減速，也可用於增速的場合。
(2)承載能力高。這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數多，雙波傳動同時嚙合的齒數可達總齒數的30%以上，而且柔輪採用了高強度材料，齒與齒之間是面接觸。
(3)傳動精度高。這是因為諧波齒輪傳動中同時嚙合的齒數多，誤差平均化，即多齒嚙合對誤差有相互補償作用，故傳動精度高。在齒輪精度等級相同的情況下，傳動誤差只有普通圓柱齒輪傳動的1/4左右。同時可採用微量改變波發生器的半徑來增加柔輪的變形使齒隙很小，甚至能做到無側隙嚙合，故諧波齒輪減速機傳動空程小，適用於反向轉動。
(4)傳動效率高、運動平穩。由於柔輪輪齒在傳動過程中作均勻的徑向移動，因此，即使輸入速度很高，輪齒的相對滑移速度仍是極低(故為普通漸開線齒輪傳動的百分之—)，所以，輪齒磨損小，效率高(可達69%~96%)。又由於嚙入和嚙出時，齒輪的兩側都參加工作，因而無沖擊現象，運動平穩。
(5)結構簡單、零件數少、安裝方便。僅有三個基本構件，且輸入與輸出軸同軸線，所以結構簡單，安裝方便。
(6)體積小、重量輕。與一般減速機比較，輸出力矩相同時，諧波齒輪減速機的體積可減小2/3，重量可減輕1/2。
(7)可向密閉空間傳遞運動。利用柔輪的柔性特點，輪傳動的這一可貴優點是現有其他傳動無法比擬的。

這就不難理解其在工業機器人中的作用！

7. 諧波治理裝置原理

諧波治理主要有兩種方法:
1.無源濾波器
無源濾波器主要由電抗器、電容器構成，體積比較龐大
無源濾波器是由電容器和電抗器串聯而成，並調諧在某個特定諧波頻率。濾波器對其所調諧的諧波來說是一個低阻抗的「陷阱」。理論上濾波器在其調諧頻率處阻抗為零，因此可吸收掉要濾除的諧波。目前國內的諧波治理以無源濾波器為主，其特點是技術實現相對簡單，具有一定消諧效果，缺點是被動式濾波，一旦用電環境發生變化，無源濾波設備無法隨之調整，濾波效果也就無法保證。
2.有源濾波器
有源濾波器主要由電力電子元件構成，體積比較小
有源諧波過濾器使用的是電力電子技術來監控非線性負載，動態地糾正。發現一個諧波自動注入一個補償電流使波形恢復。通過注入和抵消過程，恢復正弦波。使失真減少到不足5％的總諧波失真（THD）。
其特點是可主動消諧，設備體積小，消諧效果非常理想，但是由於技術要求比較高，目前國內在該領域尚屬空白。

8. 什麼是諧波抑制

諧波產生的根本原因是由於非線性負載所致。當電流流經負載時，與所加的電壓不呈線性關系，就形成非正弦電流，從而產生諧波。諧波污染對電力系統的危害是嚴重的，採取響應措施加以抑制減少其危害。這就是諧波抑制。為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題，基本思路有兩條：一條是裝設諧波補償裝置來補償諧波，這對各種諧波源都是適用的；另一條是對電力電子裝置本身進行改造，使期不產生諧波，且功率因數可控制為1，這當然只適用於作為主要諧波源的電力電子裝置。 裝設諧波補償裝置的傳統方法就是採用LC調諧濾波器。這種方法既可補償諧波，又可補償無功功率，而且結構簡單，一直被廣泛使用。這種方法的主要缺點是補償特性受電網阻抗和運行狀態影響，易和系統發生並聯諧振，導致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。此外，它只能補償固定頻率的諧波，補償效果也不甚理想。無功補償 人們對有功功率的理解非常容易，而要深刻認識無功功率卻並不是輕而易舉的。在正弦電路中，無功功率的概念是清楚的，而在含有諧波時，至今尚無獲得公認的無功功率定義。但是，對無功功率這一概念的重要性，對無功補償重要性的認識，卻是一致的。無功補償應包含對基波無功功補償和對諧波無功功率的補償。 無功功率對供電系統和負荷的運行都是十分重要的。電力系統網路元件的阻抗主要是電感性的。因此，粗略地說，為了輸送有功功率，就要求送電端和受電端的電壓有一相位差，這在相當寬的范圍內可以實現；而為了輸送無功功率，則要求兩端電壓有一幅值差，這只能在很窄的范圍內實現。不僅大多數網路元件消耗無功功率，大多數負載也需要消耗無功功率。網路元件和負載所需要的無功功率必須從網路中某個地方獲得。顯然，這些無功功率如果都要由發電機提供並經過長距離傳送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法應是在需要消耗無功功率的地方產生無功功率，這就是無功補償。 無功補償的作用主要有以下幾點： （1） 提高供用電系統及負載的功率因數，降低設備容量，減少功率損耗。 （2） 穩定受電端及電網的電壓，提高供電質量。在長距離輸電線中合適的地點設置動態無功補償裝置還可以改善輸電系統的穩定性，提高輸電能力。 （3） 在電氣化鐵道等三相負載不平衡的場合，通過適當的無功襝可以平衡三相的有功及無功負載。