世界上許多國家,如日本、英國電網的頻率為60Hz。需要進口電動機時,應認真閱讀所購產品說明書,校核電氣參數是否符合我國電網實際情況,以免造成不應有的損失。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、轉速、電流、損耗和功率因數的變化情況。
1、主磁通的變化
根據公式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;K1為與電動機結構有關的比例常數。
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。當頻率減小(60-50)/60=1/6時,氣隙主磁通φ就增加20%。
2、轉速的變化
異步電動機的轉速n=60f/p*(1-s),其中p為電動機的極對數, s為轉差率,當轉差率變化不大時,轉速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、轉子和勵磁電流;r 1 、r 2 、rm分別為定子、轉子、勵磁電阻;x 1 、x 2 、xm分別為定子、轉子、勵磁漏抗;s為轉差率。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 ;
轉子銅損:P Cu2 =mI 2 ^2^r 2 。
從以上表達式可以看出:當電流的增大約1.2倍時,電動機發熱損耗將增加(1.2)^2^約1.44倍。
5、功率因數的變化
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%。在電動機電磁負荷設計時,線負荷(表示沿定子圓周上單位長度的安培導體數)和氣隙磁通密度值決定了利用系數,直接影響電動機的有效材料用量,所以在電動機設計時為了最經濟地利用鐵芯材料,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濟,氣隙磁通的改變會影響到勵磁電流和功率因數。φ>φe將引起磁路過飽和,從而使勵磁電流增加,電動機功率因數降低。
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