電機知識之電壓相同的電機，60Hz電動機用于50Hz電網時的分析

來源：上海民泉   發布日期：2013/7/17

電壓相同（如均為380V），60Hz電動機用于50Hz電網時的分析；

電動機每極磁通Φ可由下式表示
Φ=(κe U)/(4.44ƒW κdp1 )
式中；κe—降壓系數；
            U—外加電源電壓（相電壓）（V）
            ƒ—電源頻率（Hz）
           W—定子繞組每相串聯線圈匝數；
           κdp1—定子繞組系數
對于成品電動機，κdp1、W、κ e均為定值，當電壓U為一定時，頻率ƒ與每極磁通Φ成正比，即
Φ 2=ƒ 1/ƒ 2 
即Φ1=60/50 Φ 1=1.2Φ1
 
式中；下角“1”代表60Hz的各量，“2”代表50Hz的各量。


另外，需注意，電動機鐵心的磁化曲線具有非線性的特點，設計時磁通余量很小。
（1）空載電流。當電源頻率由60Hz降至50Hz時，
Φ 2=1.2Φ 1，即每極磁通相應增加20%，電動機各部分的磁通密度要增加20%，由于設計時磁通余量很小，故空載電流的增加將大大超過20%。
如果空載電流接近或超過原來的額定電流，則電動機不能使用；如果空載電流尚有較大差距，則可以使用。但一般來說，電動機容量至少比原來減少20%以上。
（2）轉速。由于同步轉速由下式決定
n 1=60ƒ/P
式中；極對數P不變，因此當電源頻率由60Hz變成50Hz時，同步轉速下降了∆n 1=(ƒ 1-ƒ 2)/ƒ 1 =(60-50)/60=16.6%≈17%
故電動機轉速也隨之下降了約17%。
（3）起動電流。電動機是感性負載，其電抗值X正比于電源頻率，電源頻率越低，X變低，而起動電流反比于電抗值X，因此電動機的起動電流也會相應地比原來增大20%左右。
（4）轉矩。轉矩的大小反比于電源頻率的平方，即M∝1/ƒ^2 因此當電源頻率由60Hz變成50Hz時，轉矩增加了，即M 1=(ƒ 1^2)/(ƒ 2^2 ) M 2=〖60〗^2/〖50〗^2  M 2=1.44M 2即增加了44%左右。
同理，電動機大轉矩和小轉矩也會相應增加。
（5）效率。電動機的主要幾種損耗中；
 鐵耗；約與磁通密度平方及頻率的1.3次方成正比，故鐵耗PFe約比原來增加14%。
 定子銅耗；如果負載電流相同，則定子銅耗Pcu不變。
 轉子銅耗；由于磁通密度增大了20%，為維持同樣轉矩，則轉子電流將減少16.6%，故轉子銅耗Pcu2有所下降。
 附加損耗；風摩損耗PF因轉速下降而降低，約為原來的60%；附加損耗下降很多。
但由于電動機的輸出功率大為降低，所以效率一般要下降
（6）功率因數。因空載電流增大，雖然電動機的電抗值下降，但仍不足以補償，因此功率因數也會有所下降。
（7）溫升。由于磁通密度比原來增大20%，鐵心磁通密度將飽和，另外，通風效果隨轉速的下降而變壞，因此電動機的溫升要比原來的高許多。



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