什么是基波与谐波

在电力系统中，时常出现的基波与谐波到底是什么意思，它们在电网中又扮演着怎样的角色？

简单说，基波是信号的 “基础频率” 成分，谐波是频率为基波整数倍的 “额外” 频率成分。两者共同构成了实际应用中常见的非正弦波信号。

1. 基波
基波是一个周期信号中频率最低、能量最强的正弦波成分，也是信号的 “主频率”。
日常用电中，我国电网的基波频率是 50Hz，它决定了我们使用的交流电的基本周期和频率。
所有周期性非正弦信号，都可以通过数学方法（傅里叶变换）分解出一个基波和多个谐波。
 
绝大多数民用和工业电器，其电路和核心部件都是围绕基波频率设计的。
以常见的电机为例，无论是冰箱、空调还是洗衣机内的电机，其绕组、磁路都是按照电网基波（我国 50Hz）的频率来设计，以实现最佳的电磁转换效率和转速稳定性。
对于电阻类负载（如电水壶、白炽灯），虽然理论上对频率不敏感，但谐波的存在会导致电压、电流波形畸变，间接增加设备的额外损耗。
 
2. 谐波
谐波是频率为基波频率整数倍的正弦波成分，其能量通常远小于基波。
分类：按频率倍数划分，比如频率为基波 2 倍的叫 “2 次谐波”，3 倍的叫 “3 次谐波”，以此类推。
来源：主要由电路中的非线性元件产生，比如日常使用的电脑、空调、充电器等，都会向电网注入谐波。
 
谐波的存在会干扰电器的正常工作，甚至造成损坏，这也是电器在基波下工作更好的重要原因。
增加设备损耗：谐波电流会使电机、变压器等设备产生额外的铁损和铜损，导致设备发热加剧，不仅降低效率，还会缩短使用寿命。
影响控制精度：对于需要精准控制的设备（如数控机床、变频器），谐波会干扰其内部的电子控制信号，导致控制误差增大，影响工作精度。
引发故障风险：严重的谐波还可能导致电器内部的电容、二极管等元件过载，甚至引发跳闸、烧毁等故障。