頻率為60Hz或50Hz的電動(dòng)機(jī)用于50Hz或60Hz的電源上的影響分析

1、頻率為60Hz（或50Hz）的電動(dòng)機(jī)用于50Hz（或60Hz）的電源上的影響分析才在引進(jìn)的一些國外設(shè)備中帶來有頻率60HZ、電壓為480V、460V.440V、420V、380V的電動(dòng)機(jī)，這些電動(dòng)機(jī)的使用條件與我國實(shí)際情況不符，它們能否用于我國電網(wǎng)；另外，我國向國外出口成套設(shè)備也產(chǎn)生了頻率為50Hz電動(dòng)機(jī)能否用于60Hz電網(wǎng)的問題。1.電壓相同（如均為380V）,60Hz電動(dòng)機(jī)用于50Hz電網(wǎng)時(shí)的分析；電動(dòng)機(jī)每極磁通e可由下式表示KeU<p=4.44/WKdpl式中；Ke一降壓系數(shù)；u外加電源電壓（相電壓）（V）/一電源頻率（HZ）W一定子繞組每相串聯(lián)線圈匝數(shù)；Kdpi一定子繞組系數(shù)對于

2、成品電動(dòng)機(jī)，K<1Pl、W、6均為定值，當(dāng)電壓U為一定時(shí),頻率/與每極磁通中成正比，即式中；下角“1”代表60Hz的各量，“2”代表50Hz的各量。另外，需注意，電動(dòng)機(jī)鐵心的磁化曲線具有非線性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)磁通余量很小。（1）空載電流。當(dāng)電源頻率由60Hz降至50Hz時(shí),中2=1,231，即每極磁通相應(yīng)增加20%,電動(dòng)機(jī)各部分的磁通密度要增加20%,由于設(shè)計(jì)時(shí)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)容量至少比原來減少20%以上。(2)轉(zhuǎn)速。由于同步轉(zhuǎn)速由下式?jīng)Q定60/1

3、11P式中；極對數(shù)P不變，因此當(dāng)電源頻率由60Hz變成50Hz時(shí),同步轉(zhuǎn)速下降了%=乎一竺貸0=16.6%x17%故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也隨之下降了約17%o(3)起動(dòng)電流。電動(dòng)機(jī)是感性負(fù)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(dòng)電流反比于電抗值X,因此電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流也會相應(yīng)地比原來增大20%左右。(4)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩的大小反比于電源頻率的平方，即MocW因此2當(dāng)電源頻率由60Hz變成50Hz時(shí)，轉(zhuǎn)矩增加了，72器M2=L44Mz即增加了44%左右。同理，電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最小轉(zhuǎn)矩也會相應(yīng)增加。(5)效率。電動(dòng)機(jī)的主要幾種損耗中;1)鐵耗；約與磁通密度平方及頻率的1.3次方成正比，故鐵耗PF

4、e約比原來增加14%o2)3)定子銅耗；如果負(fù)載電流相同，則定子銅耗Pcu不變。轉(zhuǎn)子銅耗；由于磁通密度增大了20%,為維持同樣轉(zhuǎn)矩,則轉(zhuǎn)子電流將減少16.6%,故轉(zhuǎn)子銅耗Pcu2有所下降。4)附加損耗；風(fēng)摩損耗Pf因轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)的輸出功率大為降低，所以效率一般要下降(6)功率因數(shù)。因空載電流增大，雖然電動(dòng)機(jī)的電抗值下降，但仍不足以補(bǔ)償，因此功率因數(shù)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(fēng)效果隨轉(zhuǎn)速的下降而變壞，因此電動(dòng)機(jī)的溫升要比原來的高許多。2.60Hz電動(dòng)機(jī)用于50Hz電網(wǎng)，降壓使用時(shí)的分析(

5、1)降壓使用，降壓電壓的確定。為了使60Hz的電動(dòng)機(jī)用于50Hz電網(wǎng)上不過電流發(fā)熱，就得維持電動(dòng)機(jī)的磁通不變，由公式中=77黑一可知，唯一可變的只有電源電壓。4.44/WKdpi現(xiàn)以60Hz.380V電動(dòng)機(jī)為例。令中1=<P2,則在50Hz電源中維持。不變的電壓為。=0=X380=317(V)JI砌(2)降壓使用后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率變化情況。1)轉(zhuǎn)速。因在極對數(shù)P不變的情況下，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速只與電源頻率，成正比，所以如前所述，轉(zhuǎn)速約下降了17%o熱=0.83U2)功率。因?yàn)檎O(shè)定e不變，所以降壓使用后可認(rèn)為電流I不變。根據(jù)輸出功率公式P=V5UIcos<p將阱*1代入上式比較，降壓

6、使用的電動(dòng)機(jī)功率約為原電動(dòng)機(jī)功率的83%如果原電動(dòng)機(jī)定子繞組為接法，若將其改為Y接法以降壓使用，則其相電壓降至原來的1/b，即"=380八叵=220(V)這時(shí)，磁通中也隨之下降，而電流I“則I'=(220/317)1=0.6941,即電流為原來的0.694倍,故輸出功率為P?=V3UIcos(p=V3X，X0.6941cos<p=0.4(V3UIcos(p)=0.4P即為原來功率的40%。（3）實(shí)現(xiàn)降壓的方法及可能性。解決降壓17%的方法有兩種;1）對于電源電壓較低的地區(qū)，可調(diào)節(jié)供電變壓器的分接開關(guān)檔位來達(dá)到，通常電力變壓器調(diào)壓范為±10%。2）增加一臺調(diào)壓器

7、。因?yàn)樵黾右慌_調(diào)壓器的費(fèi)用約為更換一臺電動(dòng)機(jī)費(fèi)用的30%60%,因此在經(jīng)濟(jì)上是合算的然而，須注意降壓后電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率都將下降到原來的83%。如果不妨礙機(jī)械設(shè)備的正常使用，就可采用降壓的方法。一般來說，機(jī)械設(shè)備在配備電動(dòng)機(jī)時(shí)都具有20%30%的余量,甚至更大，以防電壓降低后電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)。另外，許多機(jī)械設(shè)備都具有轉(zhuǎn)速下降，力矩下降的負(fù)載特性，所以可以用降壓的方法，只不過轉(zhuǎn)速下降會對產(chǎn)量（加工機(jī)械）或風(fēng)量（風(fēng)機(jī)）稍有影響。（4）60Hz、480V.460V、440V.420V和380V電動(dòng)機(jī)用于50Hz.380V電網(wǎng)及降壓使用要求，見表428表42860Hz電動(dòng)機(jī)用于50Hz電源要求原60Hz電動(dòng)機(jī)（V）480460440420380用在50Hz電源降壓使用（V）400383367350317輸出功率均為原功率的83%直接用在50Hz.380V電源降低功率可以使用不能長期使用，甚至不能使用50Hz電動(dòng)機(jī)用在60Hz電源上的分析b分析方法同前。現(xiàn)將50Hz、380V電動(dòng)機(jī)用于60Hz、380V電源、60Hz、420V電源和60Hz、440V電源時(shí)各參量情況列于表429o表42950Hz、380V電動(dòng)機(jī)用于60Hz電源情況參量用于60Hz、38W電源用于60Hz、420V電源用于60H