Трансформаторы, как источники гармоник

До появления статических преобразователей основными источниками высших гармоник были электрические машины и трансформаторы.

Трансформаторы - наиболее распространенный элемент электрической сети. Причиной генерации ими высших гармоник в сеть является нелинейность кривой намагничивания их магнитопроводов и наличие петли гистерезиса. Нелинейность кривой намагничивания и наличие петли гистерезиса приводит к искажению синусоидальности намагничивающего тока трансформаторов (тока холостого хода) и как следствие к появлению высших гармоник в токе, потребляемом трансформатором из сети.

Ток холостого хода современных трансформаторов класса 110 кВ не превышает 1%, а класса 6(10) кВ - 2х-3х процентов. При таких малых токах можно пренебречь активными потерями в мангнитопроводе. В этом случае вместо петли гистерезиса можно использовать основную кривую намагничивания. Кривая намагничивающего тока при таком допущении симметрична относительно оси времени. При этом разложение тока холостого хода в ряд Фурье не содержит четных гармоник. Искажение кривой намагничивающего тока в этом случае вызывает только нечетные гармоники, включая кратные трем. Наиболее существенны 3-я, 5-я и 7-я гармоники [ ], особенно третья.

Гармоники, генерируемые синхронными и асинхронными электродвигателями.

Синхронные и асинхронные двигатели могут генерировать как гармоники тока, так и гармоники напряжения (ЭДС).

Гармоники тока, генерируемые электродвигателями, имеют ту же природу, что и гармоники тока трансформаторов и обусловлены нелинейностью кривой намагничивания материала магнитопроводов статора и ротора. При этом частотный спектр гармоник тока, генерируемых электродвигателями, как и в случае трансформаторов, содержит все нечетные гармоники, включая кратные трем. При этом наиболее существенными гармониками тока будут 3-я, 5-я и 7-я. По аналогии с трансформаторами при приближенных расчетах можно принимать содержание токов третьей, пятой и седьмой гармоник, соответственно, 40, 30 и 20% от тока холостого хода.