论音响线材功效

《论音响线材功效》由会员分享，可在线阅读，更多相关《论音响线材功效（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、前前言言在不同的场合，烧友们对线材特别是电源线的功效讨论激烈，本坛也有激烈的 争论。下面，收集了一些资料，就自己的理解论述如下，与同好共逸（欢迎拍砖， 谢绝人身攻击） 。 要谈线材功效，必须花大量篇幅罗里罗嗦地从“谐波谐波”讲起。一一、谐谐波波的的来来源源：“谐波”一词起源于声学。 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。定定义义谐波（harmonic wavelength) 从严格的意义来讲，谐波是指

2、电流中所含有的频率为基波（50Hz 正弦波）的整 数倍的电量，供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量（各种突变）进行傅立叶 级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率 的分量，这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1） 称为谐波次 数。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不 同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的的意义已经变得与原意有些不符。 正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、 “间谐波”、 “次谐波”等等说法，即电网 中有时存在的非整数倍谐波。谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。电工技

3、术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般 为 2n40 谐波的定义如下： 1、谐波是正弦波，每个谐波都有不同的频率、幅度与相角； 2、谐波频率是基波频率的整倍数； 例如：基波是 50 赫兹时，二次谐波为 100 赫兹，三次谐波则为 150 赫兹； 3、谐波既呈现出电压，又呈现出电流； 4、根据法国数学家傅里叶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； 5、谐波可以区分为偶次与奇次性；第 3、5、7 次编号的谐波为奇次谐波；而第 2、4、6、8 等为偶次谐波，一般地讲，奇次谐波引起的危害较偶次谐波更多更

4、大。产生的原因：产生的原因：电网谐波来自于 3 个方面一是发电源质量不高产生谐波：发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称， 铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因，发电源多少也会产生一些畸变即谐 波，但一般来说很少二是输配电系统产生谐波：输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选 择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。 它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高，变压器 工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中 3 次谐波电流可达额定电流 0.5%。三是

5、用电设备产生的谐波： 由于正弦电压加压于非线性负载（即等效阻抗不恒定的负载） ，基波电流发生畸 变产生谐波。 在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件(电阻、 电感及电容)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。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。电力系统中有非 线性（时变或时不变）负载时，即使电源都以工频 50HZ 供电，当工频电压或电流 作用于非线性负载时，就会产生不同于工频的其它频率的正弦电压或电流，这些不 同于工频频率的正弦电压或电流，用富氏级数展开，就是人们称的电力谐波。 只要哪里有谐波源那里就有谐波产生。也有可能，谐波

6、分量通过供电网络到达 用户网络。例如，供电网络中一个用户工厂的运转可能被相邻的另一个用户设备产 生的谐波所干扰。 多年以前，世界上建筑物中配电系统的大多数负载是传统的照明或是简单的非 阻性负载的交流马达等线性负载。随着经济发展，大功率可控硅的广泛应用，大量 非线性负荷增加，特别是电子技术、节能技术和控制技术的进步，在化工、冶金、 钢铁、煤矿和交通等部门大量使用各种整流设备、交直流换流设备和电子电压调整 设备，电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电气机车等与日 俱增，同时种类繁多的照明器具、娱乐设施和家用电器等普及使用，使得电力系统 波形严重畸变。 世界上仅仅是正弦波基波频率的时

7、代已经过去。现代的建筑物中，几乎都是电 子设备：电视机、计算机、复印机、传真机、UPS 系统，电子控制照明装置、电梯、 空调等变频装置、微波炉等等，这些装置的负载绝大多数都是非线性负载。因此， 它们都是谐波发生源，这些谐波电流注入公用电网就会污染电网，引起电网电源的 电压畸变、波形失真，从而使电网中的其他电气设备无法正常地运行。 随着知识经济与信息时代的到来，谐波对供电电源的质量影响，对电网的污染 越来越大，所造成的危害与后果日益严重，对经济效益造成的损失也愈来愈惊人。 目前，经济技术发达的国家均早已制定了对谐波限定的标准与规范等一系列法规。 国际电工委员会IEC 也已于 1988 年开始明确

8、对谐波限定的要求。我国已于 1993 年颁布了 GB/T1454993 国家标准。产产生生谐谐波波的的设设备备类类型型所有的非线性负荷都能产生谐波电流，产生谐波的主要非线性负载有： UPS、开关电源、整流器、变频器（含变频空调） 、逆变器、调速传动装置、磁 性铁芯设备、大部分家用电器、办公电器、电梯、焊机设备、微波炉、电弧炼钢炉 等等。 晶闸管整流设备。由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电 源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。我们知道，晶 闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，从而给电网留下的也是

9、另一部分缺角的正弦波，显然在 留下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则含 有奇次谐波电流，其中 3 次谐波的含量可达基波的 30%；接容性负载时则含有奇次 谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥 6 脉整 流器，变压器原边及供电线路含有 5 次及以上奇次谐波电流；如果是 12 脉冲整流器， 也还有 11 次及以上奇次谐波电流。经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波 的近 40%，这是最大的谐波源。变频装置。变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制， 谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功

10、率一般 较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。电弧炉、电石炉。由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉 料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连 接线圈而注入电网。其中主要是 2 7 次的谐波，平均可达基波的 8% 20%，最大可 达 45%。气体放电类电光源。荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放 电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性，可知其非线性十分严重，有的还 含有负的伏安特性，它们会给电网造成奇次谐波电流。家用电器。电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流 装置，会产生较深的奇次谐波。

11、在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因 不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也 是谐波的主要来源之一。.计算机产生以 3 次、5 次和 7 次谐波为主的谐波，而笔记本便携式计算机则 产生的谐波频谱更加广泛。复印机产生以 3、5、7、9、11、13 次谐波为主的谐波。谐谐波波的的危危害害： 1 造成电网电压的严重畸变； 2 电缆电线过热，绝缘老化加速，易损坏并导致线间短路和接地故障引起电气火灾 和人身电击事故； 3 变压器和马达的过热，损坏甚至于烧毁； 4 补偿功率因数的电容器过热，易损坏，寿命短； 5 供电系统损耗增加； 6 系统的功率因数降低； 7 断

12、路器及漏电保护装置、接触器、热继电器等电气保护元件过热，失灵，误动作， 接地保护装置功能失常； 8 中性线过负荷、发热，甚至于烧损、着火； 9 过零噪音； 10 集肤效应显著； 11 计算机死机，锁住； 12 浪费系统容量，降低保护作用； 13 通讯与影像设备失误；电网谐波造成电网污染，正弦电压波形畸变，使电力系统的发供用电设备出现许多异常现象和故障，情况日趋严重。谐波的危害电力系统中谐波的危害是多方 面的，概括起来有以下几个方面：1. 对供配电线路的危害（1） 影响线路的稳定运行供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用继电器予以检测保护，使得在故 障情况下保证线路与设备的安全。但由于电磁继

13、电器对谐波含量高达 40%时会导致 继电保护误动作，因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。晶体管继电器 虽然具有许多优点，但由于采用了整流取样电路，容易受谐波影响，产生误动或拒 动。这样，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。（2） 影响电网的质量电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。如民用配电系统中的中 性线，由于荧光灯、调光灯、计算机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中 3 次谐 波的含量较多，可达 40%；三相配电线路中，相线上的 3 的整数倍谐波在中性线上 会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。另外，相同频率的谐波电压与 谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无

14、功功率，来回在电网中游荡，从而降低电 网电压，浪费电网的输送容量。 2. 对电力设备的危害当电网存在谐波时，使电器和导线损耗功率增加。例如全膜电容器允许有谐波时 的损耗功率为无谐波时的 1.43 倍,但如果谐波含量较高,超出电容器允许条件,就会使 电容器过电流和过负荷,损耗功率超过上述值，使电容器异常发热，在电场和温度的 作用下绝缘介质会加速老化。尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中时，还可 能使电网的谐波加剧，即产生谐波扩大现象。另外，谐波的存在往往使电压呈现尖 顶波形，尖顶电压波易在介质中诱发局部放电，且由于电压变化率大，局部放电强 度大，对绝缘介质更能起到加速老化的作用，从而缩短电器的

15、使用寿命。一般来说， 电压每升高 10%，电器的寿命就要缩短 1/2 左右。再者，在谐波严重的情况下，还 会使电器鼓肚、击穿或爆炸。对电力变压器的危害 谐波使变压器的铜耗增大，其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因 漏磁通引起的杂散损耗都要增加。谐波还使变压器的铁耗增大，这主要表现在铁心 中的磁滞损耗增加，谐波使电压的波形变得越差，则磁滞损耗越大。同时由于以上 两方面的损耗增加，因此要减少变压器的实际使用容量，或者说在选择变压器额定 容量时需要考虑留出电网中的谐波含量。除此之外，谐波还导致变压器噪声增大， 变压器的振动噪声主要是由于铁心的磁致伸缩引起的，随着谐波次数的增加，振动 频率在

16、 1KHZ 左右的成分使混杂噪声增加，有时还发出金属声。 对电力电缆的危害 由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显，从而导 致导体的交流电阻增大，使得电缆的允许通过电流减小。 对用电设备的危害 对电动机的危害 谐波对异步电动机的影响，主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使 电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电动机旋转方 向相反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的出力。另外电动机中的谐波电流， 当频率接近某零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动，发出很大的噪声。 对低压开关设备的危害 对于配电用断路器来说，全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大而发 热，同时由于对电磁铁的影响与涡流影响使脱扣困难，且谐波次数越高影响越大； 热磁型的断路器，由于导体的集肤次应与铁耗增加而引起发热，使得额定电流降低 与脱扣电流降低；电子型的断路器，谐波也要使其额定电流降低，尤其是检测峰值 的电子断路器，额定电流降低得更多。由此可知，上述三种配电断路器都可能因谐 波产生误动作。 对于漏电断路器来说，由于谐波汇漏电流的作用