同步和异步电动机的谐波损耗
国际电工委员会和我国都对同步电机允许的负序电流最大值有明确的规定。谐波电流引起的电机附加损耗和发热可以折算成等效的基波负序电流来考虑[72]。为了不降低同步电机的绝缘寿命,与承受负序电流的情况相似,在同步电机承受谐波电流时应提高设计裕度,或者在使用时要降低出力。
异步电动机中的绝大多数转子用硅钢片叠成,由笼型绕组承载感应电流。这种笼型异步电动机只有定子存在绝缘,因而成为对谐波损耗发热较为敏感的薄弱环节。异步电动机的谐波功率损耗主要是铜损耗。其损耗和谐波电压Un的平方成正比,和谐波电抗Xn的平方成反比,和谐波电阻Rn成正比。谐波电压较大时,磁饱和将引起Rn和Xn的下降,使总的谐波损耗增大。因此,谐波所引起的异步电动机的附加损耗和发热要比只按谐波电压计算的大得多。
一般馈电母线上都接有许多电动机,因此按承受谐波电压的能力来考虑比按单台电动机承受谐波电流能力来考虑更合理。考虑谐波引起的电动机的发热效应时,通常也可以把谐波电压折算成负序电压来考虑。各国对电动机允许的基波电压负序值通常规定为额定电压的2%或3%。
除谐波引起的损耗外,谐波引起的机械振动对电动机也有很大的危害。
同步电动机的定子绕组中流过正序谐波电流In+和负序谐波电流In-时,它们所产生的旋转磁场将相对于转子分别以(n-1)倍同步转速正方向和(n+1)倍同步转速反方向旋转,同时也产生谐波转矩,引起电动机以(n±1)倍基波频率的机械振动。如果该频率接近电机的固有振动频率,甚至会引起电机的强烈振动。