諧波失真對感應電機性能的影響有哪些?

諧波失真一直是電氣工程師面臨的一個問題,因為它會導致交流感應電機和變壓器中的大量功率損耗。交流感應電機中的這些損耗會導致過熱,這是由于定子繞組、轉子電路和轉子疊片中額外的銅損和鐵損(渦流和磁滯損耗)所致。這會導致工廠中出現(xiàn)大量電氣設備故障。

在 300 Hz 及以上的頻率下,由于集膚效應,這些損耗會進一步增加,并且諧波電流引起的漏磁場會產生額外的雜散頻率渦流相關損耗。由于高頻感應電流和快速磁通變化(即由于定子和轉子中的滯后),在具有傾斜轉子的感應電機中也會產生大量的鐵損。

過熱會使軸承潤滑惡化并導致軸承完全損壞。此外,諧波電流會導致軸承電流,這可以通過使用絕緣軸承來防止,絕緣軸承是交流變頻驅動饋電交流電機中非常常見的做法。過熱對感應電動機的有效壽命施加了顯著限制。額定溫度每升高 10°C,電機絕緣壽命可能會縮短 50%。與繞線轉子相比,鼠籠式轉子通??梢猿惺芨叩臏囟人?。

電機繞組(特別是如果絕緣等級為 B 級或以下)也容易因高水平的 dV/dT 而損壞,即電壓上升的速率,例如歸因于諧波電流流動引起的線路缺口和相關振鈴的那些.

諧波序列分量會對感應電動機產生不利影響。正序分量(即 7?th、13?th、19?th?...)有助于產生扭矩,而負序分量(5?th、11?th、17?th?...)與旋轉方向相反,導致扭矩脈動。

零序分量(即三次諧波)是靜止的并且不旋轉,因此,與它們相關的任何諧波能量都以熱量的形式耗散。由于這些諧波序列分量而產生的扭矩脈動幅度可能很大,并會導致軸扭轉振動問題。

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