谐波对旋转电机和变压器的危害分析三
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。
异步电机的定子绕组流入正序和负序谐波电流In时,形成正向或反向以n倍同步转速旋转的磁场。正序分量谐波电流将产生正向转矩,和基波正序分量转矩方向相同。负序分量谐波电流将产生相反方向的转矩。由于谐波分量一般并不大,因此产生的转矩也很小,而且正序和负序谐波电流产生的转矩相互抵消一部分,所以谐波电流产生的平均转矩可以忽略,但是它产生的脉动转矩却会引起电机的机械振动和噪声。
变压器励磁电流中的谐波电流通常不大于额定电流的1%,且其作用是使磁通为正弦波,因此并不引起变压器铁损耗增大。变压器在刚通电过程中谐波电流可能很大,但历时很短,一般也不会形成危害。但当发生谐振时,就有可能危及变压器的安全。当直流电流或低频电流流入变压器时,会使铁心严重饱和,励磁电流中的谐波电流就会大大增加,会使变压器收到危害。
谐波源的谐波电流流入变压器时,对其主要影响时增加了它的铜损耗和铁损耗。随着谐波频率的增高,集肤效应更加严重,铁损耗也更大。因此高次谐波分量比低次谐波分量更易引起变压器的发热。谐波电流还会引起变压器外壳、外层硅钢片和某些紧固件的发热,并有可能引起变压器局部严重过热。谐波还会引起变压器的噪声增大。