60Hz電動機接在50Hz電網(wǎng)上的運行變化

世界上許多國家,如日本、英國電網(wǎng)的頻率為60Hz。需要進口電動機時，應(yīng)認(rèn)真閱讀所購產(chǎn)品說明書,校核電氣參數(shù)是否符合我國電網(wǎng)實際情況，以免造成不應(yīng)有的損失。下面討論額定頻率為60Hz的三相異步電動機接在頻率為50Hz的電源上，在電壓和輸出功率為額定值時，電動機的主磁通、轉(zhuǎn)速、電流、損耗和功率因數(shù)的變化情況。

1、主磁通的變化

根據(jù)公式φ=U 1 /4.44K1W1f 1 。式中φ為氣隙主磁通；U1為電源電壓；f1為電源頻率；W1為定子繞組匝數(shù)；K1為與電動機結(jié)構(gòu)有關(guān)的比例常數(shù)。

可以看出，由于電源電壓恒定不變，所以氣隙主磁通φ必然隨著頻率f1的減小而增大。當(dāng)頻率減小(60-50)/60=1/6時，氣隙主磁通φ就增加20%。

2、轉(zhuǎn)速的變化

異步電動機的轉(zhuǎn)速n=60f/p*(1-s),其中p為電動機的極對數(shù), s為轉(zhuǎn)差率,當(dāng)轉(zhuǎn)差率變化不大時，轉(zhuǎn)速n基本上正比于頻率f，即n 2 /n 1 =f 2 /f1 =50/60=0.83，所以n~2~=0.83n~1~，電動機轉(zhuǎn)速變慢。

3、電流的變化

異步電動機的近似等值簡化電路如下圖所示。

由上面簡化電路可得I 1 、I m 、I2的表達式為:

I 1 =I m -I2

I 2 =u 1 /[(r 1 +r 2 /s)+j(x 1 +x 2 )]

I m =u 1 /[(r 1 +r m )+j(x 1 +x m )]

其中u1為電源電壓；I 1 、I m 、I2分別為定子、轉(zhuǎn)子和勵磁電流；r 1 、r 2 、rm分別為定子、轉(zhuǎn)子、勵磁電阻；x 1 、x 2 、xm分別為定子、轉(zhuǎn)子、勵磁漏抗；s為轉(zhuǎn)差率。由于r 1 《(x 1 +x 2 )、(r 1 +r m )《(x 1 +x m ),故可略去r1和r2進行分析。由于轉(zhuǎn)差率在50Hz和60Hz時相差不大,所以電流近似反比于電抗，而電抗x=2πf，所以當(dāng)額定頻率為60Hz的三相異步電動機接在頻率為50Hz的電源上時，電流增大約20%。

4、損耗的變化

由上圖可知：r 1 、r 2 、rm三個純電阻元件不變，電動機的損耗為：

定子銅損:P Cu1 =mI 1 ^2^r 1 ；

定子鐵損:P Fe =mI m ^2^r m ；

轉(zhuǎn)子銅損:P Cu2 =mI 2 ^2^r 2 。

從以上表達式可以看出：當(dāng)電流的增大約1.2倍時,電動機發(fā)熱損耗將增加(1.2)^2^約1.44倍。

5、功率因數(shù)的變化

在電壓和輸出功率為額定值時，額定頻率為60Hz的三相異步電動機接在頻率為50Hz的電源上，氣隙主磁通φ增加20%。在電動機電磁負(fù)荷設(shè)計時，線負(fù)荷(表示沿定子圓周上單位長度的安培導(dǎo)體數(shù))和氣隙磁通密度值決定了利用系數(shù)，直接影響電動機的有效材料用量，所以在電動機設(shè)計時為了最經(jīng)濟地利用鐵芯材料，通常使磁通密度的額定值選在磁化曲線開始彎曲的“膝點”附近,所以在氣隙主磁通為額定磁通時電動機運行最經(jīng)濟，氣隙磁通的改變會影響到勵磁電流和功率因數(shù)。φ>φe將引起磁路過飽和，從而使勵磁電流增加，電動機功率因數(shù)降低。