一、概述

　　电机越来越多采用变频器供电，变频器输出含有丰富的高次谐波，高次谐波电流将在电机的绕组中产生邻近效应和趋肤效应及在铁芯中产生的谐波涡流损耗和谐波磁滞损耗不可忽视。

　　相互靠近的导体通有交变电流时，会受到邻近导体的影响而使电流的分布偏向相邻侧或远离相邻侧的现象称为邻近效应（Proximate  effect）。

　　导体中电流的频率越高，导体靠得越近，邻近效应愈显著。

　　一般而言，邻近效应与趋肤效应同时存在，会使导体的电流分布变得更不均匀。

二、邻近效应的原理

　　造成邻近效应的原因是涡流效应，如下图，两平行板导体在远端形成回路，导体A和导体B中，流过的电流大小相等，方向相反，若将导体等效为图中的若干闭合小线圈，导体A中电流I将在导体B的小线圈中产生向外的磁场，同理，导体B中的电流I也将在导体A的小线圈中产生向外的磁场。当I为交变电流时，将在小线圈上产生感应电动势，感应电动势在闭合线圈中产生感应电流。由于这些小线圈中的感应电流就像水中的漩涡一样，所以，称为涡电流，一般简称涡流。由楞次定律可知，涡流产生的磁场将阻碍源磁场的变化，因此，涡流的方向如图中所示。可见，在导体邻近侧，涡流的方向与电流I相同，而外侧，涡流的方向与电流I相反，因此，在涡流的作用下，导体邻近侧的电流加大，外侧的电流减小。

　　同理，若图中的电流不是来自一个闭合回路，且电流的方向相同，那么，邻近效应的结果将导致邻近侧电流减小，而外侧电流加大。

　　细心的你可能发现，若将相同电流方向的两个导体无限接近时，可以等效为一个导体，可以得到另外一个结论——这个导体的表面电流变大，而内部电流变小。这就是趋肤效应，趋肤效应使得电流趋于导体表面流动。

　　显然，对于邻近的流过交变电流的两个导体而言，既存在邻近效应，也存在趋肤效应，而邻近效应和趋肤效应的都是涡流效应的表现，两者并没有本质上的区别。

图1、邻近效应原理示意图

三、相关研究

　　趋肤效应和涡流效应同时存在，使导体内的电流分布变得更加复杂。由于电流分布不均，将导致导体的等效电阻变大，交变电流通过导体时，导体上的损耗变大，且交变电流的频率越高，这种效应越明显。高次谐波电流在变频器供电的电机的绕组中产生邻近效应和趋肤效应及在铁芯中产生的谐波涡流损耗和谐波磁滞损耗将直接影响电机的实际能效，为此，湖南银河电气有限公司专门投入科研队伍致力于谐波对电机损耗的影响的研究，希望藉此给出谐波影响下更加准确的电机能效计量检测方法。进行上述研究的第一步工作，将是利用WP4000变频功率分析仪准确测量变频器供电下电机的谐波含量及分布特点。

扩展阅读：

　　银河百科：涡流

　　银河百科：趋肤效应

　　作者：AnyWay中国
　　湖南银河电气有限公司（http://www.vfe.cc/）

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