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          為什么LED燈是三次諧波的主要來源

          返回列表來源:領步電能質量發布時間:2023-12-29加入收藏關注:-

          文章頭部廣告圖
                在商場及LED照明比較多的地方,經常發現零線電流過大,大約等于相線電流,有時達到相線電流的1.7倍;傳統的電工理論告訴我們,當三相電路的負荷平衡時,零線上的電流為零,或者很小。為什么現在這個理論不對了呢?其實這是因為3次及3次成倍數的諧波電流在零線上的疊加。下面就三次諧波產生的原因、危害及解決方法做一個詳細的分析。

          一、三次諧波產生的原因

                三次諧波電流主要來自于單相整流電路。熟悉電路的人都知道,平滑電容的電壓被充電到交流電的峰值后,就維持在交流電峰值附近。當交流電的電壓低于電容上的電壓時,電網上沒有電流流入負載。這時,負載的電流由電容供給,隨著輸出電流,電容的電壓開始降低,在某個時刻,交流電的電壓會高于電容上的電壓,這時,電網上才會有電流流入電容(給電容充電,使電容上的電壓升高)和負載中。因此,電網僅在接近電壓峰值的時刻向負載輸入電流,電流的形狀為脈沖狀。通過付立葉分析可知,這種脈沖狀的波形包含豐富的三次諧波成分。


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          二、產生三次諧波的主要負載

          當今社會幾乎所有的電子電路都需要用直流供電來工作,因此整流電路無處不在。其中對配電系統造成巨大影響的典型設備包括:

          1. 通信設備、UPS電源、辦公自動化設備

          2. 大型醫療設備

          3. 電視機為代表的家用電器,特別是變頻空調、電磁爐等

          4. 節能燈、調光燈等照明設備

          5. 大尺寸的LED屏幕

                電視機和計算機的電流為很窄的脈沖波,這是很典型的單相整流電路的電流波形,實際上,任何使用開關電源作為直流電源的設備都會產生這種電流的波形。這是三次諧波電流的主要來源。

                目前大量使用的大尺寸LED屏幕,采用很多開關電源并聯供電,因此LED屏幕產生的3次諧波電流很大。調光燈通過控制可控硅的導通角來控制電壓的有效值。因此,他的電流也不是正弦波。節能燈也是目前常見的負載,他的電流也是脈沖狀的。實際上,現代建筑物中,節能燈導致的三次諧波電流已經成為主要的危害。


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          三、三次諧波引起的故障

          1. 三次諧波引起變壓器過熱

                諧波電流在流過變壓器時,會造成變壓器的損耗增加,從而導致變壓器的溫度過高。其中,三次諧波電流造成變壓器過熱的情況最為嚴重。當負載全部為信息設備和節能燈時,變壓器的容量往往僅能達到銘牌上標稱容量50%。

                變壓器的初級繞組溫度很高,盡管變壓器還沒有達到額定的功率。這是由于3次諧波電流在初級繞組中形成環流所致。

          2. 三次諧波引起跳閘

                過流保護裝置意外動作,雖然實際電流并沒有達到保護的閾值,這是由于包含3次諧波的電流在同樣有效值的條件下具有更大的峰值。

          3. 三次諧波引起零線過熱

                零線電流超過相線電流,盡管3相的負荷平衡,往往導致零線過熱。造成零線過熱的原因就是零線電流過大。零線不同于相線,他沒有過流保護裝置,因此在電流過大的情況下,不會進行保護,只能任憑發熱。在一般配電系統中,零線的截面積并不比相線大(甚至更?。?,超過相線的電流必然會導致零線過熱;零線上沒有保險裝置,不能像相線那樣在過流時自動斷開。因此,零線上過大的電流必然導致零線過熱。


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          四、解決三次諧波的辦法

                上述提到了三次諧波的產生以及三次諧波容易引起的故障,那么出現了三次諧波的問題該如何解決?目前對于三次諧波的治理,效果比較明顯的方法有兩種:

          1.有源濾波器(APF)

                當對電壓畸變率有較高的要求時,可以使用有源濾波器。需要注意的是,有源濾波器僅對其安裝位置的上游有作用,對于下游負載沒有任何效果。因此要注意安裝的位置。不能安裝在變壓器的下端,這樣僅能夠降低變壓器的溫度,對于降低零線溫度沒有任何作用。

          2.三次諧波零線濾波器

                如果對于電壓畸變率沒有嚴格的要求,僅是為了消除3次諧波電流的種種不良影響,使用零電流濾波器是性價比最高的方法。只要在變壓器的次級安裝一臺零線電流濾波器,就能夠減小零線90%以上的電流,保護整個系統免受三次諧波電流的危害,同時也相應減少相線的電流,達到節能的效果。

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