一概述

　　電機(jī)越來越多采用變頻器供電，變頻器輸出含有豐富的高次諧波，高次諧波電流將在電機(jī)的繞組中產(chǎn)生鄰近效應(yīng)和趨膚效應(yīng)及在鐵芯中產(chǎn)生的諧波渦流損耗和諧波磁滯損耗不可忽視。

　　相互靠近的導(dǎo)體通有交變電流時(shí)，會(huì)受到鄰近導(dǎo)體的影響而使電流的分布偏向相鄰側(cè)或遠(yuǎn)離相鄰側(cè)的現(xiàn)象稱為鄰近效應(yīng)（Proximate  effect）。

　　導(dǎo)體中電流的頻率越高，導(dǎo)體靠得越近，鄰近效應(yīng)愈顯著。

　　一般而言，鄰近效應(yīng)與趨膚效應(yīng)同時(shí)存在時(shí)會(huì)使導(dǎo)體的電流分布變得更不均勻。

二鄰近效應(yīng)的原理

　　造成鄰近效應(yīng)的原因是渦流效應(yīng)，如下圖，兩平行板導(dǎo)體在遠(yuǎn)端形成回路，導(dǎo)體A和導(dǎo)體B中，流過的電流大小相等，方向相反，若將導(dǎo)體等效為圖中的若干閉合小線圈，導(dǎo)體A中電流I將在導(dǎo)體B的小線圈中產(chǎn)生向外的磁場(chǎng)，同理，導(dǎo)體B中的電流I也將在導(dǎo)體A的小線圈中產(chǎn)生向外的磁場(chǎng)。當(dāng)I為交變電流時(shí)，將在小線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在閉合線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。由于這些小線圈中的感應(yīng)電流就像水中的漩渦一樣，所以，稱為渦電流，一般簡(jiǎn)稱渦流。由楞次定律可知，渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)將阻礙源磁場(chǎng)的變化，因此，渦流的方向如圖中所示?？梢?，在導(dǎo)體鄰近側(cè)，渦流的方向與電流I相同，而外側(cè)，渦流的方向與電流I相反，因此，在渦流的作用下，導(dǎo)體鄰近側(cè)的電流加大，外側(cè)的電流減小。

　　同理，若圖中的電流不是來自一個(gè)閉合回路，且電流的方向相同，那么，鄰近效應(yīng)的結(jié)果將導(dǎo)致鄰近側(cè)電流減小，而外側(cè)電流加大。

　　細(xì)心的你可能發(fā)現(xiàn)，若將相同電流方向的兩個(gè)導(dǎo)體無限接近時(shí)，可以等效為一個(gè)導(dǎo)體，可以得到另外一個(gè)結(jié)論——這個(gè)導(dǎo)體的表面電流變大，而內(nèi)部電流變小。這就是趨膚效應(yīng)，趨膚效應(yīng)使得電流趨于導(dǎo)體表面流動(dòng)。

　　顯然，對(duì)于鄰近的流過交變電流的兩個(gè)導(dǎo)體而言，既存在鄰近效應(yīng)，也存在趨膚效應(yīng)，而鄰近效應(yīng)和趨膚效應(yīng)的都是渦流效應(yīng)的表現(xiàn)，兩者并沒有本質(zhì)上的區(qū)別。

圖1、鄰近效應(yīng)原理示意圖

三相關(guān)研究

　　趨膚效應(yīng)和渦流效應(yīng)同時(shí)存在，使導(dǎo)體內(nèi)的電流分布變得更加復(fù)雜。由于電流分布不均，將導(dǎo)致導(dǎo)體的等效電阻變大，交變電流通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體上的損耗變大，且交變電流的頻率越高，這種效應(yīng)越明顯。高次諧波電流在變頻器供電的電機(jī)的繞組中產(chǎn)生鄰近效應(yīng)和趨膚效應(yīng)及在鐵芯中產(chǎn)生的諧波渦流損耗和諧波磁滯損耗將直接影響電機(jī)的實(shí)際能效，為此，湖南銀河電氣有限公司專門投入科研隊(duì)伍致力于諧波對(duì)電機(jī)損耗的影響的研究，希望藉此給出諧波影響下更加準(zhǔn)確的電機(jī)能效計(jì)量檢測(cè)方法。進(jìn)行上述研究的第一步工作，將是利用WP4000變頻功率分析儀準(zhǔn)確測(cè)量變頻器供電下電機(jī)的諧波含量及分布特點(diǎn)。

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