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為了達(dá)到完美的演出效果，舞臺調(diào)光是必不可少的環(huán)節(jié)。在劇場的所有電氣系統(tǒng)中，舞臺調(diào)光設(shè)備是主要的諧波源，這是因為舞臺調(diào)光設(shè)備主要是非線性負(fù)荷。
1 劇場電氣主要諧波特性剖析

劇場非線性負(fù)荷包括舞臺調(diào)光設(shè)備、帶電子鎮(zhèn)器的熒光燈、變頻空調(diào)等。依據(jù)劇場非線性負(fù)荷的容量及占用系統(tǒng)電源的比例，舞臺調(diào)光設(shè)備屬于劇場電氣主要的非線性負(fù)荷。這些調(diào)光設(shè)備形成的諧波污染不只影響劇場配電系統(tǒng)電能質(zhì)量，還可能形成系統(tǒng)其它用電設(shè)備毛病。因而在電氣設(shè)計階段應(yīng)該著重思索諧波的影響并采取合理的管理措施。

舞臺燈光用的各種調(diào)光器本質(zhì)上就是一個單相的相位控制交流調(diào)壓器。舞臺調(diào)光技術(shù)在閱歷了電阻型調(diào)光、變壓器式調(diào)光、磁放大器型調(diào)光階段后，開展為如今的用可控硅調(diào)光和計算機控制的現(xiàn)代化調(diào)光設(shè)備?？煽毓枵{(diào)光器是目前舞臺上的主流調(diào)光器。

正弦交流電壓過零后的某一時辰t1 (或某一相位角ωt 1)，在可控硅的門極上加一觸發(fā)脈沖，使可控硅導(dǎo)通，這一導(dǎo)通將維持到正弦波正半周完畢。因而在正弦波的正半周(即0 ～ p 區(qū)間)， 0 ～ ωt 1范圍可控硅不導(dǎo)通，這一范圍稱為控制角; 而在ωt 1 ～ p 間可

控硅導(dǎo)通，這一范圍稱為導(dǎo)通角。同理在正弦交流電壓的負(fù)半周，對處于反向聯(lián)接的另一個可控硅(對兩個單向可控硅反并聯(lián)而言) 在t2時辰(即相位角ωt 2 ) 施加觸發(fā)脈沖，使其導(dǎo)通。如此循環(huán)往復(fù)，對正弦波的每一半周期控制其導(dǎo)通，取得相同的導(dǎo)通角。如改動觸發(fā)脈沖的施加時間(或相位)，即改動了導(dǎo)通角(或控制角) 的大小。導(dǎo)通角越大調(diào)光器輸出的電壓越高，燈就越亮。

由以上剖析可知，可控硅調(diào)光設(shè)備吸收的不再是正弦電流，因而會形成調(diào)光設(shè)備的輸入電流畸變?yōu)橹芷谛缘姆钦译娏鞑ㄐ?。對該周期性非正弦電流停止傅里葉級數(shù)合成，可得出電流中除含有與電源相同頻率的基波成格外，還含有一系列頻率為電源頻率奇數(shù)倍的高次諧波電流。這些高次諧波經(jīng)過導(dǎo)線傳導(dǎo)到其它負(fù)荷，同時由于系統(tǒng)中諧波阻抗的存在，這些高次諧波電流還會惹起電源電壓波形畸變。

2. 劇場諧波危害

電源電壓波形畸變形成電網(wǎng)諧波污染，使電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、配電設(shè)備呈現(xiàn)許多異?，F(xiàn)象和毛病。諧波的危害是多方面的，就劇場電氣系統(tǒng)而言，主要有以下幾個方面。

2. 2. 1 諧波對供配電線路的危害

三相四線配電線路中，相線上3 的整數(shù)倍次諧波(零序諧波) 在中性線上會疊加，使中性線的電流值可能超越相線上的電流值。由于中性線電流過大，使配電系統(tǒng)中性線呈現(xiàn)過負(fù)荷，從而惹起絕緣老化加速，增加了火災(zāi)隱患。

維護(hù)繼電器在諧波影響下產(chǎn)生誤動或拒動，將嚴(yán)重要挾供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定與平安運轉(zhuǎn)。隨著諧波頻率的上升，電纜導(dǎo)體集膚效應(yīng)越創(chuàng)造顯，招致導(dǎo)體的交流電阻增大，使得電纜的允許載流量減小，增加輸電線路的附加損耗。另外，電纜的電阻、系統(tǒng)母線及線路感抗與系統(tǒng)串聯(lián)，進(jìn)步功率因數(shù)用的電力電容器及線路的容抗與系統(tǒng)并聯(lián)，在一定數(shù)值的電感與電容下可能發(fā)作諧振。

3.諧波對電力設(shè)備的危害

當(dāng)電網(wǎng)存在諧波時，投入電力電容器后其端電壓增大。經(jīng)過電容器的電流增加得更大，使電容器損耗功率增加，加速絕緣介質(zhì)老化。在諧波嚴(yán)重的狀況下，還會使電容器鼓肚、擊穿或爆炸。特別是電容器投入到電壓曾經(jīng)畸變的電網(wǎng)中時，還可能使電網(wǎng)的諧

波加劇，即產(chǎn)生諧波放大現(xiàn)象。

諧波使電力變壓器的銅耗增大，包括電阻損耗、導(dǎo)體中的渦流損耗與導(dǎo)體外部因漏磁通惹起的雜散損耗都要增加。諧波還使變壓器的鐵耗增大，主要表如今鐵芯中的磁滯損耗增加。由于以上兩方面的損耗增加，降低了變壓器的設(shè)備應(yīng)用率。因而設(shè)計階段在選擇變壓器額定容量時需求思索電網(wǎng)中的諧波含量，恰當(dāng)放大變壓器容量。

關(guān)于配電用斷路器來說，受諧波電流的影響，導(dǎo)體的集膚效應(yīng)與銅耗增加而惹起發(fā)熱，使得額定電流降低與脫扣電流降低，可能因諧波而誤動作。

4. 諧波對弱電系統(tǒng)設(shè)備的干擾

關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò)、通訊、有線電視、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，以及樓宇自動化系統(tǒng)等弱電設(shè)備，電力系統(tǒng)中的諧波經(jīng)過電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)與傳導(dǎo)方式耦合到這些系統(tǒng)中，產(chǎn)生干擾。其中電磁感應(yīng)與靜電感應(yīng)的耦合強度與干擾頻率成正比，經(jīng)過公共接地耦合的傳導(dǎo)，干擾弱電系統(tǒng)。

劇場電氣主要諧波有哪些特性？

劇場電氣主要諧波有哪些特性？