高次諧波效應(yīng)空間效應(yīng)

在具有反射層的堆中用脈沖中子源法測(cè)得的反應(yīng)性將與源和探測(cè)器的空間位置有關(guān)。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(jìn)行過(guò)的脈沖中子實(shí)驗(yàn)表明：按三種不同方法一簡(jiǎn)單面積法、外推面積法和G-R方法——測(cè)得的反應(yīng)性隨探測(cè)器位置的變化而變化。變化曲線(xiàn)如圖1所示。

(實(shí)驗(yàn)：O面積法；口G-R法；△外推面積法)

這一空間效應(yīng)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。

無(wú)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(nèi)的中子通量

各階高次諧波的空間分布

例如，對(duì)于一個(gè)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(yīng)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(xiě)中子運(yùn)動(dòng)的中子動(dòng)態(tài)方程中，中子密度隨時(shí)間的變化率

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與一般無(wú)線(xiàn)電電磁干擾一樣，變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過(guò)傳導(dǎo)、電磁輻射和感應(yīng)耦合三種方式對(duì)電源及鄰近用電設(shè)備產(chǎn)生諧波污染。傳導(dǎo)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(fù)載，對(duì)并聯(lián)的電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾。感應(yīng)耦合是指在傳導(dǎo)的過(guò)程中，與變頻器輸出線(xiàn)平行敷設(shè)的導(dǎo)線(xiàn)又會(huì)產(chǎn)生電磁耦合形成感應(yīng)干擾。電磁輻射是指變頻器輸出端的高次諧波還會(huì)產(chǎn)生輻射作用，對(duì)鄰近的無(wú)線(xiàn)電及電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。

高次諧波的危害具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(jié)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(chǎn)生共振及噪聲。

高次諧波感應(yīng)電動(dòng)機(jī)

電流和電壓諧波同樣使電動(dòng)機(jī)銅損和鐵損增加，溫度上升。同時(shí)諧波電流會(huì)改變電磁轉(zhuǎn)距，產(chǎn)生振動(dòng)力矩，使電動(dòng)機(jī)發(fā)生周期性轉(zhuǎn)速變動(dòng)，影響輸出效率，并發(fā)出噪聲。

高次諧波電力電容器

當(dāng)高次諧波產(chǎn)生時(shí)，由于頻率增大，電容器阻抗瞬間減小，涌入大量電流，因而導(dǎo)致過(guò)熱、甚至損壞電容器，還有可能發(fā)生共振，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，甚至爆炸。

高次諧波開(kāi)關(guān)設(shè)備

由于諧波電流使開(kāi)關(guān)設(shè)備在起動(dòng)瞬間產(chǎn)生很高的電流變化率，使暫態(tài)恢復(fù)峰值電壓增大，破壞絕緣，還會(huì)引起開(kāi)關(guān)跳脫、引起誤動(dòng)作。

高次諧波保護(hù)電器

電流中含有的諧波會(huì)產(chǎn)生額外轉(zhuǎn)矩，改變電器動(dòng)作特性，引起誤動(dòng)作，甚至改變其操作特性，或燒毀線(xiàn)圈。

高次諧波計(jì)量?jī)x表

計(jì)量?jī)x表因?yàn)橹C波會(huì)造成感應(yīng)盤(pán)產(chǎn)生額外轉(zhuǎn)矩，引起誤差，降低精度，甚至燒毀線(xiàn)圈。

高次諧波電力電子設(shè)備

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

高次諧波其它

高次諧波還會(huì)對(duì)電腦、通信、設(shè)備電視及音響設(shè)備、載波遙控設(shè)備等產(chǎn)生干擾，使通信中斷，產(chǎn)生雜訊，甚至發(fā)生誤動(dòng)作，另外還會(huì)對(duì)照明設(shè)備產(chǎn)生影響。

諧波分析是信號(hào)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(wǎng)電壓、電流信號(hào)的諧波，該類(lèi)儀表的諧波分析次數(shù)一般在40次以下。對(duì)于變頻器而言，其諧波分布與電網(wǎng)不同，電網(wǎng)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(shè)備只能分析50次以下的諧波，不能測(cè)量變頻器輸出的高次諧波。對(duì)于PWM波，當(dāng)載波頻率固定時(shí)，諧波的頻率范圍相對(duì)固定，而所需分析的諧波次數(shù)，與基波頻率密切相關(guān)，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(yùn)算能力較強(qiáng)、存儲(chǔ)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(dá)數(shù)百甚至數(shù)千次。例如，當(dāng)載波頻率為2kHz，基波頻率為50Hz時(shí)，其40次左右的諧波含量最大；當(dāng)基波頻率為5Hz時(shí)，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(yīng)達(dá)到2000次。

同時(shí)，選擇儀表的同時(shí)，還應(yīng)選擇合適帶寬的傳感器，因?yàn)閭鞲衅鞯膸拰⑾拗七M(jìn)入二次儀表的信號(hào)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(jì)量和管理，在實(shí)際工作中常需用數(shù)字來(lái)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(biāo)(TIF)、波幅系數(shù)、波形系數(shù)等,其中畸變率和諧波含量應(yīng)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(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)。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(chēng)為電壓正弦波形畸變率，簡(jiǎn)稱(chēng)畸變率DφU，即(%)許多國(guó)家規(guī)定低壓供電電壓的畸變率不許超過(guò)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(cè)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。