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生鄰近效應和趨膚效應及在鐵芯中產生的諧波渦流損耗和諧波磁滯損耗不可忽視。

　　相互靠近的導體通有交變電流時，會受到鄰近導體的影響而使電流的分布偏向相鄰側或遠離相鄰側的現象稱為鄰近效應（Proximate  effect）。

　　導體中電流的頻率越高，導體靠得越近，鄰近效應愈顯著。

　　一般而言，鄰近效應與趨膚效應同時存在時會使導體的電流分布變得更不均勻。

二鄰近效應的原理

　　造成鄰近效應的原因是渦流效應，如下圖，兩平行板導體在遠端形成回路，導體A和導體B中，流過的電流大小相等，方向相反，若將導體等效為圖中的若干閉合小線圈，導體A中電流I將在導體B的小線圈中產生向外的磁場，同理，導體B中的電流I也將在導體A的小線圈中產生向外的磁場。當I為交變電流時，將在小線圈上產生感應電動勢，感應電動勢在閉合線圈中產生感應電流。由于這些小線圈中的感應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，在導體鄰近側，渦流的方向與電流I相同，而外側，渦流的方向與電流I相反，因此，在渦流的作用下，導體鄰近側的電流加大，外側的電流減小。

　　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，鄰近效應的結果將導致鄰近側電流減小，而外側電流加大。

　　細心的你可能發現，若將相同電流方向的兩個導體無限接近時，可以等效為一個導體，可以得到另外一個結論——這個導體的表面電流變大，而內部電流變小。這就是趨膚效應，趨膚效應使得電流趨于導體表面流動。

　　顯然，對于鄰近的流過交變電流的兩個導體而言，既存在鄰近效應，也存在趨膚效應，而鄰近效應和趨膚效應的都是渦流效應的表現，兩者并沒有本質上的區別。

圖1、鄰近效應原理示意圖

三相關研究

　　趨膚效應和渦流效應同時存在，使導體內的電流分布變得更加復雜。由于電流分布不均，將導致導體的等效電阻變大，交變電流通過導體時，導體上的損耗變大，且交變電流的頻率越高，這種效應越明顯。高次諧波電流在變頻器供電的電機的繞組中產生鄰近效應和趨膚效應及在鐵芯中產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確的電機能效計量檢測方法。進行上述研究的第一步工作，將是利用WP4000變頻功率分析儀準確測量變頻器供電下電機的諧波含量及分布特點。

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