Рост энергопотребления в промышленности сопровождается увеличением числа и единичной мощности электрических нагрузок с нелинейными вольт-амперными характеристиками, искажающих синусоидальную форму кривых напряжений и токов питающей электрической сети. В качестве таких нагрузок рассматриваются полупроводниковые преобразователи электротехнологических установок и приводов постоянного тока, электродуговые печи, электросварочные установки и т. п.
Высшие гармоники напряжения и тока оказывают неблагоприятное влияние на электрооборудование, системы автоматики, релейной защиты, телемеханики и связи. Высшие гармоники напряжения и тока сказываются также на значениях коэффициента мощности и вращающего момента электродвигателей, однако снижение этих величин, даже при коэффициенте искажения формы кривой напряжения 10—15 %, оказывается весьма небольшим.
Для оценки несинусоидальности напряжения во многих точках системы электроснабжения (СЭС), которая содержит нелинейные нагрузки, не всегда возможным и дорогостоящим является проведение прямых измерений. Расчет высших гармоник практически совпадает со значениями непосредственного измерения. Поэтому разработка и совершенствование методов расчета является важной с практической точки зрения задачей.
Главным методом расчета несинусоидальных режимов систем электро-снабжения является метод наложения, который основан на следующих принципах:
1. Расчеты режимов для каждой гармоники ведутся независимо друг от друга.
2. Нелинейные электроприемники изображаются в виде источников тока как высших гармоник, так и гармоник основной частоты.
3. Также в виде источников тока представляются линейные электроприемники на основной частоте, а на частотах высших гармоник — в виде постоянных сопротивлений или проводимостей.
4. Элементы сети моделируются в виде схем замещения с линейными сопротивлениями и проводимостями.
5. Энергосистема на основной частоте вводится в схему источником ЭДС бесконечной мощности, а на повышенных частотах — в виде схемы замещения (обычно Г-образной) с линейными сопротивлениями и проводимостями.