什么是電機諧波

諧波對電機的影響及處理

今天和大家聊下高次諧波對電動機的影響主要有以下幾方面：

1、高次諧波使變頻器輸出電壓波形失真，輸出電壓中會疊加由于開關開閉時產生的浪涌電壓。該浪涌電壓的峰值很高，可對電動機絕緣產生不良影響，甚至會擊穿絕緣。

2、引起電動機附加發熱，導致電動機的額外溫升。

3、諧波還會引起電動機轉矩脈動，產生振動和噪聲。針對這些影響，下面提出一些防范措施。

一、防止浪涌電壓使電動機絕緣劣化

普通的二電平和三電平PWM電壓型變頻器由于輸出電壓跳變臺階較大，相電壓達到直流母線電壓的一半，同時，由于逆變器功率器件開關輸出較快，會產生較大的電壓變化率，從而產生浪涌電壓。

浪涌電壓會影響電動機的絕緣，尤其當變頻器輸出與電動機之間電纜距離較長時，由于線路分布電感和分布電容普遍存在，會產生行波反射作用，使電壓變化率放大，到電動機端子處可增加一倍以上，使電動機絕緣損壞。為了減小浪涌電壓對電動機絕緣的影響，可采取如下措施。

01電動機與變頻器的距離盡量縮短。

02在PWM變頻器的輸出側接入濾波器以抑制由于電路共振或電磁輻射產生的浪涌電壓。

03實現上述措施，若不經濟可改用PAM控制變頻器。

04提高電動機的絕緣強度。

05定期檢查電動機的絕緣強度，進行早期診斷，防患于未然。

06用壓敏電阻防止浪涌電壓。

二、防止電動機變頻調速后溫升提高

普通異步電動機多采用自通風方式，當轉速降低時，風速下降，風冷能力降低，會引起電動機過熱。此外，由于變頻器產生的高次諧波電流使電動機銅損和鐵損增加。因此，要根據負荷狀態和調速范圍，采取如下措施。

01最好采用強制通風型電動機。

02選用變頻調速專用電動機。

03減小調速范圍，避免超低速運行。

三、諧波對電動機產生轉矩脈動

普通電流源型變頻器的輸出電流不是正弦波，而是120°的方波，因而三相合成磁動勢不是恒速旋轉的，而是步進磁動勢，它和基本恒速旋轉的轉子磁動勢產生的電磁轉矩的不同之處在于除了平均轉矩外，還有脈動的分量。雖然轉矩脈動的平均值為0，但它會使轉子的轉速不均勻，產生脈動，在電動機低速時，還會發生步進現象，在適當的條件下，可能引起電動機與負載組成的機械系統的共振，從而產生振動與噪聲。

脈動轉矩主要是由基波旋轉磁通和轉子諧波電流相互作用產生的。在三相電動機中，產生脈動轉矩的主要是6n±1次諧波。6脈沖輸出的電流型變頻器輸出電流中含有豐富的5次和7次諧波，5次諧波產生的旋轉磁動勢與基波旋轉磁動勢反相，7次諧波產生的旋轉磁動勢與基波旋轉磁動勢同相，而電動機轉子的電氣旋轉速度基本接近基波磁動勢的旋轉速度，所以5次諧波磁動勢和7次諧波磁動勢都會在電動機轉子中感應產生6倍于基波頻率的轉子諧波電流。基波旋轉磁動勢和6倍頻的轉子諧波電流共同作用，產生6倍頻的脈動轉矩。同樣，11次和13次諧波電流也會產生一個12倍頻的脈動轉矩。

脈動轉矩在低速時對電動機轉速的影響尤為明顯。轉速脈動與變頻器輸出的諧波次數挖成正比，即低次諧波所引起的轉速脈動幅值比高次諧波的影響更大。所以，要使電動機的轉速脈動較小，首先要消除或抑制變頻器輸出的低次諧波，采取高頻PWM方法，將輸出諧波往高頻推移，這是減少轉 速脈動的有效辦法。

免責聲明
本文轉載于微信公眾號設備人，僅供學習、交流，如有侵權聯系必刪。

審核編輯 黃宇