何谓电能质量 - 电路板测试基础：您真的了解设备供电的质量吗？

　　三、何谓电能质量

　　除非离变电站距离太远而受到过多因素的影响，电源接入建筑物时通常是洁净的。影响电源质量的情况往往发生在插座处。如果用示波器给交流电拍照的话，您就会发现，其波形是正弦波，这与交流电的发电原理有关。平滑或完好的正弦波形代表着您所用交流电源的质量好。负载、导线及外在因素可能干扰平滑的正弦波形，使电源入口附近和下游设备的供电质量下降。电压事件和谐波都会造成电能质量下降。

　　还用行驶中的汽车比喻，对运行在有电压事件的电路中设备而言，就如同在“颠簸的道路”上行驶的汽车。为了更好地理解电压事件的不同形式，首先要对它们有个明确的定义。电压事件是根据其规模和持续时间来描述的。所谓规模，即：事件有多么严重；持续时间，即：事件存在了多久。

　　电压骤降 （SAGS）

　　电压瞬间降低称为骤降。其降低值可能很小（比如，降10％）或持续很短的时间。电压下降持续超过1分钟，则称为“欠压”；完全停电，则称为“中断”。电压骤降可能因重负载启动造成，例如：电机、重型机械甚至吸尘器启动。电力系统的容量以及电路阻抗都会影响电压骤降的规模。

　　电压骤升 （SWELLS）

　　电压骤升与电压骤降正好相反。电压短暂升高，并持续0.5秒至1分钟。这种能量的释放是由于电机或重型机械突然关断引起的。电压骤升较电压骤降不常见但危害更大。持续超过1分钟的电压骤升，被称为“过压”。有时，在负载开启时会出现电压骤降，由于系统过补偿作用，紧跟着会出现电压骤升。

　　脉冲（IMPULSES）

　　短时的非常高的电压骤升或尖峰被称为脉冲，其规模可能从正常电压的2倍到几千伏，持续时间从不足微秒到几百微秒甚至几秒。脉冲的特征是在正常电压波形上叠加了极高的电压尖峰。脉冲是由于在电力系统中，蓄积在电感或电容里的能量短时间释放造成的。

　　谐波（HARMONICS）

　　与道路的颠簸起伏不同，谐波产生的影响是一系列重复出现的小波动，就像在路肩上驾驶。电路中存在的谐波会造成额外的发热、干扰通信线路、造成电子设备误动作、降低功率因数。

　　非线性负载，如：计算机、复印机、调速设备，会产生谐波。这些设备在电路中产生高于50Hz的频率。电压波形出现连续的“平顶”，意味着电源不能为负载提供其运行所需要的电压峰值。

　　使用电子设备越多，电压受干扰的可能性越大。谐波影响传统负载和导线，使其发热量增加、误触发、通信设备产生噪声。

　　谐波存在的数量以总谐波含量（Total Harmonic Distortion （THD））的百分数表示。THD 超过 5% 就应调查其原因。

　　电压性能和电能质量是等价的。了解电压骤降、骤升、脉冲及总谐波含量（%THD），可以为您节约时间和金钱。

　　三、电压超限会造成何种影响？

　　电压骤降Voltage Sags

　　

　　上图所示：某电压在连续7天内的变化，在第1天出现了1次电压短暂跌落。您可能会问，如果电压随时都在变化，为何用电设备没有随即出现故障？其原因是，电子设备的电压适应范围是正常电压的±10％。而且，设备类型不同其承受电压变化的持续时间也不同。电压的首次变化不一定使设备损坏，但如果电压波动持续时间过长或电压事件频繁出现，超出了设备的耐受能力，设备就会损坏。

　　当电压不满足设备供电指标要求时，设备运行就会变得困难、过热或导致绝缘性能不能满足实际电压的变化。

　　例如某冰箱的电压适应范围是正常电压的±10%，如果出现上图所示的电压骤降，冰箱的输入电压降为108V （以北美120V电压制式为例），则电机就会发热、效率降低。长期的或反复的电压骤降会降低冰箱电机的使用寿命，导致电压下降的原因有多种，包括线径过细，线路过长、用电设备过多等。

　　电压骤升（Voltage Swells）

　　

　　电压骤升对电力系统的影响与电压骤降不同，但结果是类似的。上图所示：带有若干台计算机的线路，反复出现电压骤升的情形。这些反复出现的电压骤升可能导致硬件损坏、死机、异常，而一旦得知是由于电源问题导致的，这些故障都可以迅速排除。

　　谐波（Harmonics）

　　

　　上图所示：开关电源干扰了交流电波形。电流的正弦波波峰处产生了下陷。根据欧姆定律，电压与电流成反比，一旦电流波形变成这样的非正弦波，电压波形也会收到影响。产生谐波的设备也会受到谐波的影响。如上所述，如果多台设备都在用电，电压波形的波峰处就会出现平顶，整流稳压电源就无法输出稳定的直流电。换言之，谐波会影响线路中的其他负载。