高次諧波效應

無論是裸堆還是帶反射層的堆，在次臨界狀態(tài)下都存在著高次諧波。如前所指出的，堆內的中子通量

各階高次諧波的空間分布

例如，對于一個高H半徑為R的圓柱形裸堆，將源可放在堆的頂部中央

在均勻裸堆中，瞬發(fā)中子通量的空間分布和緩發(fā)中子通量的空間分布是相同的。但在帶反射層的反應堆中，各階諧波的瞬發(fā)中子通量的空間分布與緩發(fā)中子通量的空間分布是不相同的，即

在描寫中子運動的中子動態(tài)方程中，中子密度隨時間的變化率

2100433B

在具有反射層的堆中用脈沖中子源法測得的反應性將與源和探測器的空間位置有關。例如馬斯特斯(Masters)和卡第(Cady)在用普通水作慢化劑和反射層的臨界裝置上所進行過的脈沖中子實驗表明：按三種不同方法一簡單面積法、外推面積法和G-R方法——測得的反應性隨探測器位置的變化而變化。變化曲線如圖1所示。

(實驗：O面積法；口G-R法；△外推面積法)

這一空間效應是由兩部分原因引起的：第一部分原因是由于存在著高次諧波，第二部分原因是由于瞬發(fā)中子通量的空間分布與緩發(fā)中子通量的空間分布不同。分別介紹如下。

與一般無線電電磁干擾一樣，變頻器產生的高次諧波通過傳導、電磁輻射和感應耦合三種方式對電源及鄰近用電設備產生諧波污染。傳導是指高次諧波按著各自的阻抗分流到電源系統(tǒng)和并聯(lián)的負載，對并聯(lián)的電氣設備產生干擾。感應耦合是指在傳導的過程中，與變頻器輸出線平行敷設的導線又會產生電磁耦合形成感應干擾。電磁輻射是指變頻器輸出端的高次諧波還會產生輻射作用，對鄰近的無線電及電子設備產生干擾。

高次諧波的危害具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

高次諧波變壓器

電流和電壓諧波將增加變壓器銅損和鐵損，結果使變壓器溫度上升，影響絕緣能力，造成容量裕度減小。諧波還能產生共振及噪聲。

高次諧波感應電動機

電流和電壓諧波同樣使電動機銅損和鐵損增加，溫度上升。同時諧波電流會改變電磁轉距，產生振動力矩，使電動機發(fā)生周期性轉速變動，影響輸出效率，并發(fā)出噪聲。

高次諧波電力電容器

當高次諧波產生時，由于頻率增大，電容器阻抗瞬間減小，涌入大量電流，因而導致過熱、甚至損壞電容器，還有可能發(fā)生共振，產生振動和噪聲，甚至爆炸。

高次諧波開關設備

由于諧波電流使開關設備在起動瞬間產生很高的電流變化率，使暫態(tài)恢復峰值電壓增大，破壞絕緣，還會引起開關跳脫、引起誤動作。

高次諧波保護電器

電流中含有的諧波會產生額外轉矩，改變電器動作特性，引起誤動作，甚至改變其操作特性，或燒毀線圈。

高次諧波計量儀表

計量儀表因為諧波會造成感應盤產生額外轉矩，引起誤差，降低精度，甚至燒毀線圈。

高次諧波電力電子設備

電力電子設備通?？烤_電源零交叉原理或電壓波形的形態(tài)來控制和操作，若電壓有諧波成分時，零交叉移動、波形改變、以致造成許多誤動作。

高次諧波其它

高次諧波還會對電腦、通信、設備電視及音響設備、載波遙控設備等產生干擾，使通信中斷，產生雜訊，甚至發(fā)生誤動作，另外還會對照明設備產生影響。

諧波分析是信號處理的一種基本手段。在電力系統(tǒng)的諧波分析中，主要采用各種諧波分析儀分析電網電壓、電流信號的諧波，該類儀表的諧波分析次數(shù)一般在40次以下。對于變頻器而言，其諧波分布與電網不同，電網諧波主要為低次諧波，而變頻器的諧波主要為集中在載波頻率整數(shù)倍附近的高次諧波，一般的諧波分析設備只能分析50次以下的諧波，不能測量變頻器輸出的高次諧波。對于PWM波，當載波頻率固定時，諧波的頻率范圍相對固定，而所需分析的諧波次數(shù)，與基波頻率密切相關，基波頻率越低，需要分析的諧波次數(shù)越高。一般宜采用寬頻帶的，運算能力較強、存儲容量較大的變頻功率分析儀，根據(jù)需要，其諧波分析的次數(shù)可達數(shù)百甚至數(shù)千次。例如，當載波頻率為2kHz，基波頻率為50Hz時，其40次左右的諧波含量最大；當基波頻率為5Hz時，其400次左右的諧波含量最大，需要分析的諧波次數(shù)一般至少應達到2000次。

同時，選擇儀表的同時，還應選擇合適帶寬的傳感器，因為傳感器的帶寬將限制進入二次儀表的信號的有效帶寬。一般用選擇寬頻帶的變頻電壓傳感器、變頻電流傳感器或電壓、電流組合式的變頻功率傳感器。

高次諧波綜述

為了便于諧波的計量和管理，在實際工作中常需用數(shù)字來集中表征畸變波形的某種特性,因此定義了一些特征量,諸如畸變率、諧波含量、通信干擾指標(TIF)、波幅系數(shù)、波形系數(shù)等,其中畸變率和諧波含量應用最廣泛。

高次諧波畸變率

表征波形畸變的程度。它是衡量電能質量的一個指標。各次諧波電壓的有效值的均方根值與額定電壓或其基波電壓有效值的百分比，稱為電壓正弦波形畸變率，簡稱畸變率DφU，即(%)許多國家規(guī)定低壓供電電壓的畸變率不許超過5%。

高次諧波諧波含量

工程上常要求給出電壓或電流畸變波形中某次諧波的含量，以便于監(jiān)測和采取防治措施。定義電壓（或電流）畸變波形的第n次諧波含量等于第n次諧波電壓（或電流）有效值 U_n（或I_n）與其基波電壓(或電流)有效值U₁（或I₁）的百分比。