谐波失真一直是电气工程师的难题,因为它会导致交流感应电动机和变压器的大量功率损耗。交流感应电动机中的这些损耗会导致过热,这是由于定子绕组,转子电路和转子叠片中的额外铜损耗和铁损耗(涡流和磁滞损耗)引起的。这导致工厂中的许多电气设备故障。
在300 Hz或更高的频率下,由于趋肤效应,这些损耗会进一步增加,并且由谐波电流引起的泄漏磁场会产生与杂散频率涡流有关的附加损耗。由于高频感应电流和快速磁通变化(即由于定子和转子中的磁滞),在带有偏斜转子的感应电动机中也会产生大量铁损。
过度加热会使轴承润滑变差,并使轴承完全崩溃。此外,谐波电流会产生轴承电流,这可以通过使用绝缘轴承来防止,这是交流变频驱动的交流电动机中非常普遍的做法。过热严重限制了感应电动机的有效寿命。在额定温度以上每升高10°C,电动机绝缘的寿命可能会减少多达50%。与缠绕式转子相比,鼠笼式转子通常可以承受更高的温度水平。
电机绕组(尤其是绝缘等级为B级或以下的绕组)也容易因dV / dT(即电压升高的速率)而损坏,例如由于谐波电流的流动而引起的线陷波和相关的振铃。
谐波序列分量会对感应电动机产生不利影响。正序分量(即7th,13th,19th…)有助于产生扭矩,而负序分量(5th,11th,17th…)则与旋转方向相反,从而导致转矩脉动。
零序分量(即三次谐波)是固定的,并且不旋转,因此,与它们相关的任何谐波能量都作为热量散发。由于这些谐波序列分量而产生的转矩脉动的幅度可能很大,并引起轴扭转振动问题。