高調波？発生原因？

高調波？はなぜ発生するのでしょうか。
事例と原因、対策を教えて下さい。

No.4 ベストアンサー 回答者： xs200 回答日時： 2018/03/17 12:07

オーディオ? 商用電源?

正弦波でないゆがんだ波形のものはすべて高調波を含んでいます。

#2は誤りです。ヒーターや電球のように抵抗性の負荷はもちろんですが、モーターのように誘導性の負荷で電圧と電流の位相がずれていてもながれる電流は正弦波ですから高調波は出ません。正弦波電流がながれる負荷を線形負荷と言います。昔の調光器付きライトのようにトライアックなどの半導体で正弦波をちょきちょき切って一部だけを使うと、流れる電流は正弦波ではなくなり高調波を含みます。これを非線形負荷といいます。現在のほとんどの機器は半導体により制御されており、高調波を発生させます。

これをご覧になれば高調波の何が問題なのかもわかると思います。
https://www.hioki.co.jp/file/cmw/hdTechnicalData …

オーディオであれば出力が足りなかったり歪率の大きなアンプを使えば正弦波を入力しても、出力は歪むので高調波を含みます。

No.3 回答者： isoworld 回答日時： 2018/03/16 09:14

高調波の発生原因は、ひと言でいうと、回答No.2にあるようにその波形が正弦波からズレて歪んでいるからです。

波形は基本波と高調波（音楽で言えば倍音）から成り、歪んでいなければ基本波だけになります。

音楽で言えば、基本波は音叉を叩いたときに出るポーンという澄み切った音の場合の波形（正弦波）です。時報のプ、プ、プ、ポーンの音も基本波だけで、澄んだ正弦波の音です。これに倍音（高調波）が加わると、それぞれの楽器固有の音色になるわけです。たとえばブザーのビーという音は無数の倍音を含んでおり、波形の中ではいちばん歪んでいます。

波形が歪む原因はいろいろあって、50Hzや60Hzの商用電源の場合は、負荷が線形でないからです。たとえばスイッチングレギュレーターを使ったり、蛍光灯を使ったりすると、その波形（基本波）の一部分だけを消費することになり、基本波の形が正弦波からズレてきます。

今の世の中の商用電源負荷には様々なものがあるので、現実的には基本波がそれなりに歪む原因を取り除くのは難しく、歪んでしまった波形をなるべく修正して元の綺麗な波形（正弦波）に近づける工夫をする（高調波を吸収する）しかありません。

No.2 回答者： fuefuki-douji 回答日時： 2018/03/16 08:02

簡単に言うと、電源エネルギーと、それからエネルギーの供給を受ける機器のコイルやコンデンサーが、貯めたエネルギー(電圧・電流)を時間差で放出すると、合成したエネルギーがひずんだ波形になるのです。

このひずんだ波形の電圧・電流は基本波形の倍数で表されることから、高調波と言われます。
対策には色々ありますが、基本的なものに、直列リアクトル付きコンデンサーの設置があります。
これは、結果的に高調波を吸収する効果があります。

No.1 回答者： mapascal 回答日時： 2018/03/16 06:55

音響での倍音をご参考に。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%80%8D%E9%9F%B3