谐波失真对感应电机性能的影响有哪些?

谐波失真一直是电气工程师面临的一个问题,因为它会导致交流感应电机和变压器中的大量功率损耗。交流感应电机中的这些损耗会导致过热,这是由于定子绕组、转子电路和转子叠片中额外的铜损和铁损(涡流和磁滞损耗)所致。这会导致工厂中出现大量电气设备故障。

在 300 Hz 及以上的频率下,由于集肤效应,这些损耗会进一步增加,并且谐波电流引起的漏磁场会产生额外的杂散频率涡流相关损耗。由于高频感应电流和快速磁通变化(即由于定子和转子中的滞后),在具有倾斜转子的感应电机中也会产生大量的铁损。

过热会使轴承润滑恶化并导致轴承完全损坏。此外,谐波电流会导致轴承电流,这可以通过使用绝缘轴承来防止,绝缘轴承是交流变频驱动馈电交流电机中非常常见的做法。过热对感应电动机的有效寿命施加了显着限制。额定温度每升高 10°C,电机绝缘寿命可能会缩短 50%。与绕线转子相比,鼠笼式转子通常可以承受更高的温度水平。

电机绕组(特别是如果绝缘等级为 B 级或以下)也容易因高水平的 dV/dT 而损坏,即电压上升的速率,例如归因于谐波电流流动引起的线路缺口和相关振铃的那些.

谐波序列分量会对感应电动机产生不利影响。正序分量(即 7 th、13 th、19 th ...)有助于产生扭矩,而负序分量(5 th、11 th、17 th ...)与旋转方向相反,导致扭矩脉动。

零序分量(即三次谐波)是静止的并且不旋转,因此,与它们相关的任何谐波能量都以热量的形式耗散。由于这些谐波序列分量而产生的扭矩脉动幅度可能很大,并会导致轴扭转振动问题

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