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变频器导致电缆发热

来源:华佗健康网
变频器产生的谐波电流为什么会导致电缆和变压器过热?

这是因为谐波电流具有更高的频率。

交流电流过导体时,会产生一种物理效应,称为“趋肤效应”。趋肤效应的含义是,流过导体的交流电流并不是均匀分布在导体内,而是趋向于导体的表面,电流的频率越高,这种电流分布趋向于表面的现象越明显。由于导体仅流过导体的表面部分,因此导体的实际有效截面积就会减小,这意味着电阻增加,会产生更大的热量。同样幅度(有效值)的电流,流过导体时,电流产生的热量与其频率的平方成正比。因此,谐波电流流过导体时,会导致导体严重发热。例如,同样100A的电流,5次谐波在电缆中产生的热量是基波(50Hz)电流的25倍!

谐波电流流过导线时产生更大的热量是一个必须重视的问题。因为我们在进行线路设计时,导体的截面积是按照基波频率设计的,而当这些导体中流过谐波电流时,呈现更大的电流密度,导致更大的电阻损耗(I2R),从而导致导体发热。这往往会导致电缆早期老化、甚至诱发火灾。

对于变压器而言,问题更加严重,不仅存在上述的谐波电流导致导体发热(铜损)的问题,还存在变压器铁损增加的问题。铁损是由于磁场在铁芯中感应出涡流产生的。我们知道,涡流的大小与磁场的变化率呈正比关系,也就是,磁场变化率越大,产生的涡流越大。谐波电流具有更高的频率,因此激励的涡流更大。另外,涡流在铁芯中流动时同样存在趋肤效应的现象,这进一步增加了热量。因此谐波电流导致铁芯的发热量比基波电流严重的多。

电气电子工程师协会:

谐波是一个周期电气量的正弦波分量,其频率是基波频率的整数倍。

工频电机:三相绕组并非绝对对称、正弦分布的 非工频电机异步电机:

异步电机变频运行,其高频载波的幅度包络即电压平均值是正弦波,异步电机就是靠这个正弦波工作的;

高频载波和产生的谐波对电机有影响,主要是感生高电压和发热,损坏绝缘,加速绝缘老化,缩短电机使用寿命

1)对于电阻性负载,谐波的能量会被应用发热;

2)对于交流电机,谐波的能量大多数不会形成正向力矩,而被消耗在电机上发热; 3)对于交流电机,谐波会在绕组上产生高电压脉冲,损坏绝缘

4)对于输电线路,谐波的电磁波辐射,形成电磁波污染,危害正常通讯; 5)对于电源,例如发电机转子运行造成震动

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