电机谐波问题

chenjinhua024 · 发表于 2010-10-21 14:51

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本帖最后由 chenjinhua024 于 2010-10-21 15:09 编辑

电机的谐波问题一直对于初学者是个很难的问题，甚至对于专业搞电机的人士也是个头疼的问题。

大部分人都不愿触及谐波，因为它很难被讲清楚，反正我是讲不明白。我发起这个帖子旨在逼迫自己能对谐波深入进去，同时也希望高手发表自己的看法。

比如：

1、基波与谐波的定义，谐波计算方法，谐波评价指标；

2、电机中的时间谐波（谐波电压和电流）、空间谐波（谐波磁场）；

3、电机谐波的危害（对电机本体，对负载，对电网等）；

4、谐波的抑制及效果；

5、谐波的利用；

6、谐波电动势（普通谐波或齿谐波）计算；

7、谐波磁动势（同上）的计算；

8、谐波转矩等等。

chenjinhua024 · 发表于 2010-10-21 15:13

电机中谐波：由于电机自身磁势、磁路以及与电机相连的电源和负载的非线性特性，实际电机中总会存在各种各样的谐波。
电机的空间谐波是由于电机内部磁势和磁阻在空间上分布不均匀而引起的谐波磁场，例如：凸极同步电机的主极磁场(接近方波，以方波形式走，故磁场谐波转速也是同步速)、齿谐波磁场等都含有丰富的空间谐波。电机的空间谐波磁场具有相同的机械角频率但极距却各不相同。
电机的时间谐波是由连接于电机绕组的电压或负载中的非线性特性在电机内部产生的谐波电压和电流，例如：变频器供电的感应电动机或通过HVDC输送电力的同步发电机中就含有丰富的时间谐波。
而一般时间和空间谐波同时存在。

chenjinhua024 · 发表于 2010-10-21 15:15

补充：需要研究电机谐波问题，最好是参考经典的电机书籍，现在的电机学涉及太少，都是一笔带过，很多都没说明白。

chenjinhua024 · 发表于 2010-10-21 16:44

谐波电动势的危害
使发电机本身的杂散损耗增大，效率下降，温升增加；
使发电机电动势波形变坏，降低供电质量，影响用电设备的运行性能；
输电线中的高次谐波所产生的电磁场，会对附近的通信线路产生干扰；

chenjinhua024 · 发表于 2010-10-21 16:45

chenjinhua024 发表于 2010-10-21 16:44

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谐波电动势的危害
使发电机本身的杂散损耗增大，效率下降，温升增加；
使发电机电动势波形变坏，降低供电 ...

chenjinhua024 · 发表于 2010-10-21 16:51

希望有人跟帖，要不我一个人没意思了。

wuhdli · 发表于 2010-10-21 16:58

谐波是很复杂的问题，最好去看看许时章老师的《新型电机绕组_理论与设计》书。

402909230 · 发表于 2010-10-21 17:01

这个谐波问题是我从学习电机以来听到的最难得一点了（我感觉）。我到现在还没弄明白什么事引起谐波的主要因素，到底应该怎么来消除或消弱。最有效的办法是什么？在电机设计中应该注意些什么？最好怎么去做才能够去消除或减少谐波。我用了电机的电磁场仿真，但是有时候对这么波形的把握上还是不行，到底什么养的波形就能够达到要求呢，到底是什么养的斜槽数最好呢。这些问题都在困扰着我这个初学者。希望有经验的工程师们读哟多帮助，谢谢了！

forlink · 发表于 2010-10-21 17:01

本帖最后由 forlink 于 2010-10-21 17:10 编辑

谐波电动势的计算
其实只要会算基波电动势，那么谐波电动势应该也会算，都是4.44公式，只不过是把谐波的相应量代进去就行了。

forlink · 发表于 2010-10-21 17:03

至于谐波磁动势的计算
只要基波磁动势会算，那么n次谐波磁动势的幅值，就为基波磁动势的1/n，转速为基波的n倍
当然m和m的倍数次谐波磁动势不存在

forlink · 发表于 2010-10-21 17:07

至于谐波漏抗的计算
只要基波电抗，也就是主电抗会算，那么谐波漏抗也应该会算，只要把基波中Kn1^2换成∑(Knυ/v)^2，就行了

chenjinhua024 · 发表于 2010-10-21 19:24

至于谐波磁动势的计算
只要基波磁动势会算，那么n次谐波磁动势的幅值，就为基波磁动势的1/n，转速为基波的 ...
forlink 发表于 2010-10-21 17:03

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队长就是队长，什么都懂，努力追上你

chenjinhua024 · 发表于 2010-10-21 19:26

谐波是很复杂的问题，最好去看看许时章老师的《新型电机绕组_理论与设计》书。
wuhdli 发表于 2010-10-21 16:58

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那本书只是利用谐波绕组利用，而并没有谐波危害，计算等方面的问题

chenjinhua024 · 发表于 2010-10-21 19:35

这个谐波问题是我从学习电机以来听到的最难得一点了（我感觉）。我到现在还没弄明白什么事引起谐波的主要因 ...
402909230 发表于 2010-10-21 17:01

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你的问题应该是很多血电机专业人士的问题，包括我也是很不明白。
谐波应该尽量消除或削弱：削弱普通谐波（不含齿谐波）常规方法我目前想到的有
使气隙磁场的分布波形尽可能接近正弦波（比如凸极电机气隙不均匀）；
采用对称三相绕组；
采用三相对称绕组时，无论是Y联结还是D联结，其线电动势中都不存在3次以及3的奇数倍次谐波。
当采用D联结时，3次谐波环流引起附加损耗，降低效率，增加发热，所以同步发电机一般用Y联结。
采用短距绕组；
适当选择绕组元件的节距，使某次谐波的短距系数等于或接近于0 ，便可达到消除或削弱该次谐波的目的。常用绕组节距（1-1/v）*极距
采用分布绕组
q 越大则各次谐波分布系数越小。但工艺及基波反电势需考虑。这些都是常用的。

forlink · 发表于 2010-10-21 22:15

你的问题应该是很多血电机专业人士的问题，包括我也是很不明白。
谐波应该尽量消除或削弱：削弱普通谐波 ...
chenjinhua024 发表于 2010-10-21 19:35

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我们华工这边，在谐波利用方面，有很多发明。
一个是利用谐波启动，一个是利用谐波励磁。
目前，王雪帆教授，利用齿谐波，实现了无刷双馈特殊转子绕组设计，真是精彩！

fengxingyun · 发表于 2010-10-22 00:16

哈哈，听到这个，我很高兴！！！

chenjinhua024 · 发表于 2010-10-22 15:26

回复 15# forlink

那是，许大爷不就是这方面的开山鼻祖嘛，确实听说王雪帆教授利用谐波绕组，实现了无刷双馈特殊转子绕组设计，而且运行的还不错。

chenjinhua024 · 发表于 2010-10-22 15:30

电机谐波的利用方面：
利用谐波起动感应电机，可参考许实章著，新型电机绕组－理论与设计，机械工业出版社，2001( p25-86 )
利用齿谐波辨识电机转速，可参考李永东主编，交流电机数字控制系统，机械工业出版社，2002（p250-251 )
利用谐波绕组，实现了无刷双馈特殊转子绕组设计，参考相关学报论文。

forlink · 发表于 2010-10-22 15:44

哈哈，听到这个，我很高兴！！！
fengxingyun 发表于 2010-10-22 00:16

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目前，该电机已经装备用于海上风电。运行性能良好。
目前不足的是，容量只有100kw左右，而且作为电动机运行会存在不稳定性问题。

fengxingyun · 发表于 2010-10-22 16:02

哦,进展这么迅速？
其实作为发电机倒还不错，降功率，希望效率再有大的提高就完美了
做电动机使用，可能谐波含量还比较大，影响变频器调速。

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