Harmonicとは
照明業界において「高調波」とは、歪みのある、または非正弦波の周期信号のうち、基本周波数の非ゼロの偶数整数倍の周波数を持つ成分を指します。高調波は電流または電圧で発生する可能性があり、通常は電気システム内の高調波発生負荷（非線形負荷）によって引き起こされます。
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高調波は照明業界にさまざまな問題をもたらす可能性があります。一般的な問題の1つは照明のチラツキ（フリッカー）であり、これは負荷電流や電圧の急速な変動、特に産業機械の動作時に発生することがあります。チラツキを引き起こす機械の例としては、起動時の大型モーター、圧延機駆動装置や鉱山用巻上機などのサイクロコンバータを備えた機械、ACモーターや電弧炉などの静止型周波数変換器を使用する機械などが挙げられます。
高調波によって引き起こされるもう1つの問題は、変圧器の過熱とブレーカーの遮断（トリップ）です。これは、非線形負荷が滑らかな正弦波ではなく急激なパルス状に電流を引き込むことで発生します。これらの非線形負荷によって発生した高調波電流は電力システムの他の部分へ逆流し、変圧器の過熱やブレーカーのトリップを引き起こします。
高調波の存在を測定するためには、総合高調波歪み（THD）がよく使用されます。THDはすべての高調波の影響の総和であり、一般的に基本周波数（米国では60 Hz）の50倍の次数まで、または3 kHzで測定されます。電圧高調波の影響は基本周波数に対して8パーセント未満であることが推奨されており、8パーセントを超える値についてはさらなる調査が必要です。
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よくある質問
電気高調波の原因
高調波は、交流ライン電圧を直流に変換する非線形負荷が存在するときに発生します。これらの高調波は、インバータ（VFD）、コンピュータ電源、省エネ照明などの非線形電子スイッチング機器の存在によって電気システム内に侵入します。
LED照明は高調波を引き起こすか
LED照明の導入に伴い、負荷に起因する高調波歪みが発生する可能性があります。この歪みは機器や配電網への負荷となり、メンテナンス費用の上昇やダウンタイムを招く恐れがあります。高調波によるストレスの影響は、機器の完全な故障が発生するまで顕在化しない場合があることに留意することが重要です。
高調波は電力品質にどのように影響するか
高調波電流は電気システムにおける実効値（r.m.s.）電流を増大させ、電力品質に悪影響を及ぼします。これにより、供給電圧の品質低下を引き起こします。さらに、高調波は電力網にストレスを与え、機器を損傷させる可能性があります。また、デバイスの正常な動作を妨げ、運用コストの増加を招くこともあります。
電力システムにおける高調波の確認方法
高調波測定機能を備えたクランプメーターを使用して、総合高調波歪み（THD）を測定します。電圧のTHDが5%を超えないことを確認してください。一方で、電流のTHDはかなり高くなる場合があります。各高調波の大きさや影響についてより深い知見を得るには、電源品質アナライザを活用してください。
高調波は電圧に影響を与えるか
高調波電流が高調波インピーダンスに対して流れることで発生する高調波電圧は、顕著な過電圧を引き起こす可能性があります。これらの過電圧は機器の誤動作を引き起こすことが確認されており、特にコンデンサがこれらの影響を受けやすい傾向にあります。
