一概述

　　電機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，會受到鄰近導(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)同時存在時會使導(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，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。當(dāng)I為交變電流時，將在小線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢在閉合線圈中產(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，一般簡稱渦流。由楞次定律可知，渦流產(chǎn)生的磁場將阻礙源磁場的變化，因此，渦流的方向如圖中所示。可見，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導(dǎo)體無限接近時，可以等效為一個導(dǎo)體，可以得到另外一個結(jié)論——這個導(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。

　　顯然，對于鄰近的流過交變電流的兩個導(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，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的實際能效，為此，湖南銀河電氣有限公司專門投入科研隊伍致力于諧波對電機損耗的影響的研究，希望藉此給出諧波影響下更加準(zhǔn)確的電機能效計量檢測方法。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)確測量變頻器供電下電機的諧波含量及分布特點。

---