变频器谐波的危害，谐波对元器件的影响

变频器谐波的危害，谐波对几类元器件的影响

变频器主要产生5、7次等6n±1次谐波，谐波导致损耗增加和设备寿命缩短。

1、变压器

谐波电压和谐波电流将增加变压器铜损和铁损，结果使变压器温度上升，影响绝缘能力，造成容量裕度减小。谐波还能产生共振及噪声。

2、电动机

谐波电压在电动机短路阻抗上产生的谐波电流和电动机负序基波电流一起使设备产生附加的铜耗和铁耗，引起电机发热，甚至电机烧毁，并且在电动机起动时容易发展成脉动干扰力矩，这些力矩产生较大的噪声。

谐波电流和负序基波电流有效值之和一般不得大于电动机额定电流Ie的5~10%。

3、电容器

谐波可使电容器介质损耗增加，发热和寿命缩短；大量吸收谐波会导致电容器过流，引起熔丝熔断；电容器与电网电感形成串联谐振回路，能引起谐波的放大，电容烧毁等。

在畸变电压下电容器的电流有效值为：有关规程规定电容器长期工作电流不得超过1.3倍额定电流。

位于谐波源附近的电容器或者滤波电容器通常按较高的电流有效值特殊制造。

4、电子装置

谐波电压可使晶闸管触发装置发生触发错误，甚至导致设备故障。谐波也会对电网音频控制系统和计算机产生不良影响。

5、通讯系统

在2.5kHz以下导线间电感电容耦合作用随频率呈近似线性上升，特别是较高次谐波会对通讯及信息处理设备产生干扰。

谐波电流是一切谐波问题的根源，谐波电压也是由于谐波电流导致的。因此，一般在研究谐波导致的危害时，主要指谐波电流的危害。

第一：导致电缆过热

第二：导致变压器过热

第三：导致变无功补偿装置损坏

第四：三次谐波的特殊危害

第五：对其他电子设备的不良影响

第六：导致意外跳闸

第七：导致额外的能量损失

第一：导致电缆过热　　

谐波电流流过电缆时，会导致电缆过热。造成这种现象的原因是交流电流的趋肤效应。

趋肤效应是交流电流流过导体时，向导体的表面集中的一种物理现象，电流的频率越高，电流越向导体表面集中。由于趋肤效应，当频率较高的谐波电流流过导体时，导体的有效截面积小于导体的实际截面积。截面积小，意味着有更大的电阻，也就意味着会产生更大的热量。当频率较高的谐波电流流过导体时，导体呈现的电阻比基波电流要大，因此同样幅度的谐波电流比基波电流产生更大的热量。导体损耗与谐波畸变率的关系如图1所示。

第二：导致变压器过热　　

谐波电流流过变压器时，会导致变压器发出额外的热量，使变压器在没有达到额定功率时便出现温度过高的现象，导致变压器的实际容量降低。

在工业上，一些变压器的负荷主要是变频器、中频炉等谐波源设备，这时，发现变压器仅仅达到50%负荷时，就温度过高。

在商业上，随着一些建筑物中的节能灯、以PC机为代表的信息设备等非线性负荷增加，变压器过热的现象也十分常见。

过高的温度会缩短变压器的寿命。为了避免变压器过热，当负载是谐波源时，必须降额选用变压器(使变压器不工作在额定功率下)。

一种专门用于谐波条件下的变压器称为k等级变压器，这种变压器的绕组和铁心都按照更大功率的情况进行设计，能够承受谐波电流产生的额外的热量。

谐波电流造成变压器过热的原因是谐波电流增加了线圈绕组的电阻损耗(称为铜损)和铁心的损耗(称为铁损)。谐波电流导致导线产生更大的损耗的原因是趋肤效应。

谐波电流导致铁心损耗增加的原因是铁心的涡流损耗和磁滞损耗。涡流损耗的含义是，线圈产生的交流磁场在铁心上感应出电流，电流在铁心的电阻上发热而产生的能量损耗。

电磁炉就是利用这个原理。另一个是磁滞损耗，它是铁心内部的磁畴在磁场作用下不断翻转消耗的能量。

这两部分损耗都与频率有关，频率越高，损耗越大。

第三：导致变无功补偿装置损坏