谐波失真主要是由密集的非线性负载造成的。某些设备,例如计算机电源、变速马达、
日光灯镇波器的电流需量值都不符合交流电的正弦波形,因此这些负载的电流波形都是非
正弦的周期波形,图C.10 所示为正常的正弦电流波形,没有失真。

图C.10:无失真的电流波形
图 C.11 所示波形为轻度谐波失真的电流波形,波形仍具有周期性以60Hz 的频率波动,
但是波形不再是图C.10 中的平滑正弦波。
图C.11:失真的电流波形
图 C.11 中的失真模型可以看成是多个频率为60Hz 倍数的正弦波形叠加,这个模型从数
学角度上将失真的波形分解成多个更高频率的波形,这些更高频率的波形就是谐波,图C.12
所示为组成图C.11 中失真波形的谐波。

图C.12:谐波波形
图C.12 中所示波形并不平滑,但从中可以看出多个谐波频率的合成影响。当出现谐波时,
记住这一点是很重要的,即谐波是工作在高频,因此它与60Hz 的响应值不一定相同。
电力系统中既有感性阻抗也会有容性阻抗,我们一般习惯考虑它们工作在 60Hz 情况下的
阻抗,但是它们的阻抗值与频率变化有关:
在60 Hz 时, ω = 377; 但是在300 Hz (5 次谐波) ω = 1,885。频率变化时,阻抗也会变化,当
出现高次谐波时,系统在60Hz 时的阻抗特性也会完全发生变化。
在过去,出现的谐波通常是低次谐波,奇次谐波,例如3、5、7、9 次谐波,但是现在,新的
线性负载引入了大量的高次谐波。
因为大多数电压监测仪和电流监测仪都使用了仪用互感器,所以较高次谐波经常无法看到。仪
用互感器的设计使60Hz 分量以高精度通过,这些设备设计的精度是只适用于低频,那么高频就不
会有高精度,1200Hz 以上的频率几乎完全不能通过。因此如果使用仪用互感器,它会有效地滤除
了高频谐波,使它很难被测量。
但是,当监测仪直接接到被测电路上时(例如直连到480V 母线),用户通常会看到更高次的谐波
失真。在讨论谐波时有一个重要的原则,就是做结论之前要先确定设备和接线的方法,看不到谐波
失真不等于没有谐波失真。
高级电表在执行一个操作时通常会进行波形捕获,即电表捕获到电压或电流的波形以进行观察
和谐波分析。通常波形捕获每隔一到两个周期进行一次,其读取方式包括通过实际波形、谐波频谱
或者每个谐波的列表值和相移。通过波形捕获采集的数据一般不存贮在内存中,这只是一个实时的
数据采集。
不能将波形捕获与波形记录混为一谈,波形记录是用于记录所有电压和电流多个周期的瞬时波形。