什么是基波與諧波

在電力系統(tǒng)中，時(shí)常出現(xiàn)的基波與諧波到底是什么意思，它們?cè)陔娋W(wǎng)中又扮演著怎樣的角色？

簡單說，基波是信號(hào)的 “基礎(chǔ)頻率” 成分，諧波是頻率為基波整數(shù)倍的 “額外” 頻率成分。兩者共同構(gòu)成了實(shí)際應(yīng)用中常見的非正弦波信號(hào)。

1. 基波
基波是一個(gè)周期信號(hào)中頻率最低、能量最強(qiáng)的正弦波成分，也是信號(hào)的 “主頻率”。
日常用電中，我國電網(wǎng)的基波頻率是 50Hz，它決定了我們使用的交流電的基本周期和頻率。
所有周期性非正弦信號(hào)，都可以通過數(shù)學(xué)方法（傅里葉變換）分解出一個(gè)基波和多個(gè)諧波。
 
絕大多數(shù)民用和工業(yè)電器，其電路和核心部件都是圍繞基波頻率設(shè)計(jì)的。
以常見的電機(jī)為例，無論是冰箱、空調(diào)還是洗衣機(jī)內(nèi)的電機(jī)，其繞組、磁路都是按照電網(wǎng)基波（我國 50Hz）的頻率來設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)最佳的電磁轉(zhuǎn)換效率和轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性。
對(duì)于電阻類負(fù)載（如電水壺、白熾燈），雖然理論上對(duì)頻率不敏感，但諧波的存在會(huì)導(dǎo)致電壓、電流波形畸變，間接增加設(shè)備的額外損耗。
 
2. 諧波
諧波是頻率為基波頻率整數(shù)倍的正弦波成分，其能量通常遠(yuǎn)小于基波。
分類：按頻率倍數(shù)劃分，比如頻率為基波 2 倍的叫 “2 次諧波”，3 倍的叫 “3 次諧波”，以此類推。
來源：主要由電路中的非線性元件產(chǎn)生，比如日常使用的電腦、空調(diào)、充電器等，都會(huì)向電網(wǎng)注入諧波。
 
諧波的存在會(huì)干擾電器的正常工作，甚至造成損壞，這也是電器在基波下工作更好的重要原因。
增加設(shè)備損耗：諧波電流會(huì)使電機(jī)、變壓器等設(shè)備產(chǎn)生額外的鐵損和銅損，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱加劇，不僅降低效率，還會(huì)縮短使用壽命。
影響控制精度：對(duì)于需要精準(zhǔn)控制的設(shè)備（如數(shù)控機(jī)床、變頻器），諧波會(huì)干擾其內(nèi)部的電子控制信號(hào)，導(dǎo)致控制誤差增大，影響工作精度。
引發(fā)故障風(fēng)險(xiǎn)：嚴(yán)重的諧波還可能導(dǎo)致電器內(nèi)部的電容、二極管等元件過載，甚至引發(fā)跳閘、燒毀等故障。