电机知识之电压相同的电机，60Hz电动机用于50Hz电网时的分析

来源：上海民泉   发布日期：2013/7/17

电压相同（如均为380V），60Hz电动机用于50Hz电网时的分析；

电动机每极磁通Φ可由下式表示
Φ=(κe U)/(4.44ƒW κdp1 )
式中；κe—降压系数；
            U—外加电源电压（相电压）（V）
            ƒ—电源频率（Hz）
           W—定子绕组每相串联线圈匝数；
           κdp1—定子绕组系数
对于成品电动机，κdp1、W、κ e均为定值，当电压U为一定时，频率ƒ与每极磁通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，电动机铁心的磁化曲线具有非线性的特点，设计时磁通余量很小。
（1）空载电流。当电源频率由60Hz降至50Hz时，
Φ 2=1.2Φ 1，即每极磁通相应增加20%，电动机各部分的磁通密度要增加20%，由于设计时磁通余量很小，故空载电流的增加将大大超过20%。
如果空载电流接近或超过原来的额定电流，则电动机不能使用；如果空载电流尚有较大差距，则可以使用。但一般来说，电动机容量至少比原来减少20%以上。
（2）转速。由于同步转速由下式决定
n 1=60ƒ/P
式中；极对数P不变，因此当电源频率由60Hz变成50Hz时，同步转速下降了∆n 1=(ƒ 1-ƒ 2)/ƒ 1 =(60-50)/60=16.6%≈17%
故电动机转速也随之下降了约17%。
（3）起动电流。电动机是感性负载，其电抗值X正比于电源频率，电源频率越低，X变低，而起动电流反比于电抗值X，因此电动机的起动电流也会相应地比原来增大20%左右。
（4）转矩。转矩的大小反比于电源频率的平方，即M∝1/ƒ^2 因此当电源频率由60Hz变成50Hz时，转矩增加了，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，电动机大转矩和小转矩也会相应增加。
（5）效率。电动机的主要几种损耗中；
 铁耗；约与磁通密度平方及频率的1.3次方成正比，故铁耗PFe约比原来增加14%。
 定子铜耗；如果负载电流相同，则定子铜耗Pcu不变。
 转子铜耗；由于磁通密度增大了20%，为维持同样转矩，则转子电流将减少16.6%，故转子铜耗Pcu2有所下降。
 附加损耗；风摩损耗PF因转速下降而降低，约为原来的60%；附加损耗下降很多。
但由于电动机的输出功率大为降低，所以效率一般要下降
（6）功率因数。因空载电流增大，虽然电动机的电抗值下降，但仍不足以补偿，因此功率因数也会有所下降。
（7）温升。由于磁通密度比原来增大20%，铁心磁通密度将饱和，另外，通风效果随转速的下降而变坏，因此电动机的温升要比原来的高许多。



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