【2017年整理】扬声器谐振频率

《【2017年整理】扬声器谐振频率》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】扬声器谐振频率（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、谐振频率1. 何 为 谐 波 ？在 电 力 系 统 中 谐 波 产 生 的 根 本 原 因 是 由 于 非 线 性 负 载 所 致 。 当 电 流 流 经 负 载 时 ， 与所 加 的 电 压 不 呈 线 性 关 系 ， 就 形 成 非 正 弦 电 流 ， 即 电 路 中 有 谐 波 产 生 。 谐 波 频 率 是 基 波频 率 的 整 倍 数 ， 根 据 法 国 数 学 家 傅 立 叶 (M Fourier)分 析 原 理 证 明 ， 任 何 重 复 的 波 形都 可 以 分 解 为 含 有 基 波 频 率 和 一 系 列 为 基 波 倍 数 的 谐 波 的 正 弦 波 分 量 。 谐 波

2、是 正 弦 波 ，每 个 谐 波 都 具 有 不 同 的 频 率 ， 幅 度 与 相 角 。 谐 波 可 以 区 分 为 偶 次 与 奇 次 性 ， 第 3、 5、 7 次 编 号 的 为 奇 次 谐 波 ， 而 2、 4、 6、 8 等 为 偶 次 谐 波 ， 如 基 波 为 50Hz 时 ， 2 次谐 波 为 l00Hz， 3 次 谐 波 则 是 150Hz。 一 般 地 讲 ， 奇 次 谐 波 引 起 的 危 害 比 偶 次 谐 波 更多 更 大 。 在 平 衡 的 三 相 系 统 中 ， 由 于 对 称 关 系 ， 偶 次 谐 波 已 经 被 消 除 了 ， 只 有 奇 次 谐波 存

3、在 。 对 于 三 相 整 流 负 载 ， 出 现 的 谐 波 电 流 是 6n1 次 谐 波 ， 例 如 5、 7、 11、 13、 17、 19 等 ， 变 频 器 主 要 产 生 5、 7 次 谐 波 。“谐 波 ”一 词 起 源 于 声 学 。 有 关 谐 波 的 数 学 分 析 在 18 世 纪 和 19 世 纪 已 经 奠 定 了 良好 的 基 础 。 傅 里 叶 等 人 提 出 的 谐 波 分 析 方 法 至 今 仍 被 广 泛 应 用 。 电 力 系 统 的 谐 波 问 题 早在 20 世 纪 20 年 代 和 30 年 代 就 引 起 了 人 们 的 注 意 。 当 时 在

4、德 国 ， 由 于 使 用 静 止 汞 弧变 流 器 而 造 成 了 电 压 、 电 流 波 形 的 畸 变 。 1945 年 J.C.Read 发 表 的 有 关 变 流 器 谐 波 的论 文 是 早 期 有 关 谐 波 研 究 的 经 典 论 文 。到 了 50 年 代 和 60 年 代 ， 由 于 高 压 直 流 输 电 技 术 的 发 展 ， 发 表 了 有 关 变 流 器 引 起电 力 系 统 谐 波 问 题 的 大 量 论 文 。 70 年 代 以 来 ， 由 于 电 力 电 子 技 术 的 飞 速 发 展 ， 各 种 电力 电 子 装 置 在 电 力 系 统 、 工 业 、 交

5、通 及 家 庭 中 的 应 用 日 益 广 泛 ， 谐 波 所 造 成 的 危 害 也 日趋 严 重 。 世 界 各 国 都 对 谐 波 问 题 予 以 充 分 和 关 注 。 国 际 上 召 开 了 多 次 有 关 谐 波 问 题 的 学术 会 议 ， 不 少 国 家 和 国 际 学 术 组 织 都 制 定 了 限 制 电 力 系 统 谐 波 和 用 电 设 备 谐 波 的 标 准 和规 定 。谐 波 研 究 的 意 义 ， 道 理 是 因 为 谐 波 的 危 害 十 分 严 重 。 谐 波 使 电 能 的 生 产 、 传 输 和 利用 的 效 率 降 低 ， 使 电 气 设 备 过 热 、

6、 产 生 振 动 和 噪 声 ， 并 使 绝 缘 老 化 ， 使 用 寿 命 缩 短 ， 甚至 发 生 故 障 或 烧 毁 。 谐 波 可 引 起 电 力 系 统 局 部 并 联 谐 振 或 串 联 谐 振 ， 使 谐 波 含 量 放 大 ，造 成 电 容 器 等 设 备 烧 毁 。 谐 波 还 会 引 起 继 电 保 护 和 自 动 装 置 误 动 作 ， 使 电 能 计 量 出 现 混乱 。 对 于 电 力 系 统 外 部 ， 谐 波 对 通 信 设 备 和 电 子 设 备 会 产 生 严 重 干 扰 。2. 谐 波 抑 制为 解 决 电 力 电 子 装 置 和 其 他 谐 波 源 的 谐

7、 波 污 染 问 题 ， 基 本 思 路 有 两 条 ： 一 条 是 装 设谐 波 补 偿 装 置 来 补 偿 谐 波 ， 这 对 各 种 谐 波 源 都 是 适 用 的 ； 另 一 条 是 对 电 力 电 子 装 置 本 身进 行 改 造 ， 使 其 不 产 生 谐 波 ， 且 功 率 因 数 可 控 制 为 1， 这 当 然 只 适 用 于 作 为 主 要 谐 波源 的 电 力 电 子 装 置 。装 设 谐 波 补 偿 装 置 的 传 统 方 法 就 是 采 用 LC 调 谐 滤 波 器 。 这 种 方 法 既 可 补 偿 谐 波， 又 可 补 偿 无 功 功 率 ， 而 且 结 构 简

8、单 ， 一 直 被 广 泛 使 用 。 这 种 方 法 的 主 要 缺 点 是 补 偿 特性 受 电 网 阻 抗 和 运 行 状 态 影 响 ， 易 和 系 统 发 生 并 联 谐 振 ， 导 致 谐 波 放 大 ， 使 LC 滤 波器 过 载 甚 至 烧 毁 。 此 外 ， 它 只 能 补 偿 固 定 频 率 的 谐 波 ， 补 偿 效 果 也 不 甚 理 想 。3. 无 功 补 偿 人 们 对 有 功 功 率 的 理 解 非 常 容 易 ， 而 要 深 刻 认 识 无 功 功 率 却 并 不 是 轻 而 易 举 的 。 在正 弦 电 路 中 ， 无 功 功 率 的 概 念 是 清 楚 的

9、， 而 在 含 有 谐 波 时 ， 至 今 尚 无 获 得 公 认 的 无 功 功率 定 义 。 但 是 ， 对 无 功 功 率 这 一 概 念 的 重 要 性 ， 对 无 功 补 偿 重 要 性 的 认 识 ， 却 是 一 致 的。 无 功 补 偿 应 包 含 对 基 波 无 功 功 率 补 偿 和 对 谐 波 无 功 功 率 的 补 偿 。无 功 功 率 对 供 电 系 统 和 负 荷 的 运 行 都 是 十 分 重 要 的 。 电 力 系 统 网 络 元 件 的 阻 抗 主 要是 电 感 性 的 。 因 此 ， 粗 略 地 说 ， 为 了 输 送 有 功 功 率 ， 就 要 求 送 电

10、端 和 受 电 端 的 电 压 有 一相 位 差 ， 这 在 相 当 宽 的 范 围 内 可 以 实 现 ； 而 为 了 输 送 无 功 功 率 ， 则 要 求 两 端 电 压 有 一 幅值 差 ， 这 只 能 在 很 窄 的 范 围 内 实 现 。 不 仅 大 多 数 网 络 元 件 消 耗 无 功 功 率 ， 大 多 数 负 载 也需 要 消 耗 无 功 功 率 。 网 络 元 件 和 负 载 所 需 要 的 无 功 功 率 必 须 从 网 络 中 某 个 地 方 获 得 。 显然 ， 这 些 无 功 功 率 如 果 都 要 由 发 电 机 提 供 并 经 过 长 距 离 传 送 是 不

11、合 理 的 ， 通 常 也 是 不 可能 的 。 合 理 的 方 法 应 是 在 需 要 消 耗 无 功 功 率 的 地 方 产 生 无 功 功 率 ， 这 就 是 无 功 补 偿 。无 功 补 偿 的 作 用 主 要 有 以 下 几 点 ：（ 1） 提 高 供 用 电 系 统 及 负 载 的 功 率 因 数 ， 降 低 设 备 容 量 ， 减 少 功 率 损 耗 。（ 2） 稳 定 受 电 端 及 电 网 的 电 压 ， 提 高 供 电 质 量 。 在 长 距 离 输 电 线 中 合 适 的 地 点设 置 动 态 无 功 补 偿 装 置 还 可 以 改 善 输 电 系 统 的 稳 定 性 ，

12、 提 高 输 电 能 力 。（ 3） 在 电 气 化 铁 道 等 三 相 负 载 不 平 衡 的 场 合 ， 通 过 适 当 的 无 功 补 偿 可 以 平 衡 三相 的 有 功 及 无 功 负 载 。二 、 谐 波 和 无 功 功 率 的 产 生在 工 业 和 生 活 用 电 负 载 中 ， 阻 感 负 载 占 有 很 大 的 比 例 。 异 步 电 动 机 、 变 压 器 、 荧 光灯 等 都 是 典 型 的 阻 感 负 载 。 异 步 电 动 机 和 变 压 器 所 消 耗 的 无 功 功 率 在 电 力 系 统 所 提 供 的无 功 功 率 中 占 有 很 高 的 比 例 。 电 力

13、系 统 中 的 电 抗 器 和 架 空 线 等 也 消 耗 一 些 无 功 功 率 。 阻感 负 载 必 须 吸 收 无 功 功 率 才 能 正 常 工 作 ， 这 是 由 其 本 身 的 性 质 所 决 定 的 。电 力 电 子 装 置 等 非 线 性 装 置 也 要 消 耗 无 功 功 率 ， 特 别 是 各 种 相 控 装 置 。 如 相 控整 流 器 、 相 控 交 流 功 率 调 整 电 路 和 周 波 变 流 器 ， 在 工 作 时 基 波 电 流 滞 后 于 电 网 电 压 ， 要消 耗 大 量 的 无 功 功 率 。 另 外 ， 这 些 装 置 也 会 产 生 大 量 的 谐

14、波 电 流 ， 谐 波 源 都 是 要 消 耗 无功 功 率 的 。 二 极 管 整 流 电 路 的 基 波 电 流 相 位 和 电 网 电 压 相 位 大 致 相 同 ， 所 以 基 本 不 消 耗基 波 无 功 功 率 。 但 是 它 也 产 生 大 量 的 谐 波 电 流 ， 因 此 也 消 耗 一 定 的 无 功 功 率 。近 30 年 来 ， 电 力 电 子 装 置 的 应 用 日 益 广 泛 ， 也 使 得 电 力 电 子 装 置 成 为 最 大 的 谐 波源 。 在 各 种 电 力 电 子 装 置 中 ， 整 流 装 置 所 占 的 比 例 最 大 。 目 前 ， 常 用 的 整

15、 流 电 路 几 乎 都采 用 晶 闸 管 相 控 整 流 电 路 或 二 极 管 整 流 电 路 ， 其 中 以 三 相 桥 式 和 单 相 桥 式 整 流 电 路 为 最多 。 带 阻 感 负 载 的 整 流 电 路 所 产 生 的 谐 波 污 染 和 功 率 因 数 滞 后 已 为 人 们 所 熟 悉 。 直 流 侧采 用 电 容 滤 波 的 二 极 管 整 流 电 路 也 是 严 惩 的 谐 波 污 染 源 。 这 种 电 路 输 入 电 流 的 基 波 分 量相 位 与 电 源 电 压 相 位 大 体 相 同 ， 因 而 基 波 功 率 因 数 接 近 1。 但 其 输 入 电 流

16、的 谐 波 分量 却 很 大 ， 给 电 网 造 成 严 重 污 染 ， 也 使 得 总 的 功 率 因 数 很 低 。 另 外 ， 采 用 相 控 方 式 的 交流 电 力 调 整 电 路 及 周 波 变 流 器 等 电 力 电 子 装 置 也 会 在 输 入 侧 产 生 大 量 的 谐 波 电 流 。三 、 无 功 功 率 的 影 响 和 谐 波 的 危 害1.无 功 功 率 的 影 响 （ 1） 无 功 功 率 的 增 加 ， 会 导 致 电 流 增 大 和 视 在 功 率 增 加 ， 从 而 使 发 电 机 、 变 压 器及 其 他 电 气 设 备 容 量 和 导 线 容 量 增 加 。 同 时 ， 电 力 用 户 的 起 动 及 控 制 设 备 、 测 量 仪 表 的尺 寸 和 规 格 也 要 加 大 。（ 2） 无 功 功 率 的 增 加 ， 使 总 电 流 增 大 ， 因 而 使 设 备 及 线 路 的 损 耗 增 加 ， 这 是 显 而易 见 的 。（ 3） 使 线 路 及 变 压 器 的 电 压 降 增 大 ， 如 果