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50Hz电源对60Hz电机;60Hz电源对50Hz电机的影响

2019-1-31 3:13:29

对于某些进口设备,其电机额定频率为60Hz(480V,460V,440V,400V,380V),这些设备与50Hz国家的电力条件不同,但是,这些设备可以在50Hz国家使用吗?另外,对于出口电器,额定频率为50Hz的电机是否可以用于60Hz的电源?

电机每极的磁通Φ可用下式表示:

Φ= k e U / 4.44fWk dp1

在公式:

k e - 减压系数

U - 额外电源电压(相电压)(V)

f - 电源频率(Hz

W - 为定子绕组的每个串联线圈转动

k dp1 - 定子绕组系数

对于感应电动机,k dp1,W,k e都是固定值。当电压U固定时,频率f与每极的磁通Φ成比例,即

Φ 2 = F 1 / F 2 *Φ 1 = 60/50 *Φ 1 =1.2Φ 1

形式如下:下角的“1”代表60Hz的所有变量,“2”代表50Hz的变量。

另外,需要注意的是,电机铁芯的磁化曲线具有非线性特性,并且在设计过程中磁通裕度非常小。

(1)空载电流:当电源频率下降由60Hz到50Hz时,Φ 2 =1.2Φ ,即,由20%的通量为每极相应地增加,电机的各部分的磁通密度将增加减少20%。

由于设计过程中的磁通量裕度非常小,空载电流将增加20%以上。

如果空载电流接近或超过原始额定电流,则不能使用电动机。如果空载电流与原始额定电流之间存在较大差距,则可以使用。但总的来说,电机容量比以前少了至少20%。

(2)速度:速度由下面的公式决定

n 1 = 60f / P.

极点对数P是常数,当电源频率60Hz变到50H时,速度降低

ΔN 1 =(F 1 - ˚F 2)/ F 1 =(60 -50)/ 60 = 16.6%≈17%

因此,电动机速度降低了约17%。

(3)启动电流:电动机是电感负载,其电抗值X与电源频率成正比。电源频率越低,X越低。虽然启动电流与电抗值X成反比,但电动机的启动电流将相应地增加约20%。

(4)转矩转矩的大小与工频的平方成反比,即Mα1/ f 2。因此,当电源频率从60Hz变为50Hz时,扭矩将增加:

中号1 = F 1 2 / F 2 2 * M 2 = 60 2 /50 2 * M 2 = 1.44M 2

意味着增加约44%。类似地,电动机的最大扭矩和最小扭矩将相应增加。

(5)效率:电动机的主要消耗;

  1. 铁消耗:它大约与磁通密度的平方和频率的1.3功率成正比,因此铁消耗P Fe比以前高约14%。

  2. 定子铜消耗:如果负载电流相同,定子铜消耗P cu不变。

  3. 转子铜耗:随着磁通密度增加20%,转子电流将减少16.6%,以保持相同的转矩。因此,转子铜消耗量P cu2将下降。

  4. 额外消耗:风摩擦损失P F随着速度的降低而减小,约为原来的60%。额外消费量将大幅下降。

但电机输出功率大大降低,效率普遍降低。

(6)功率因数。随着空载电流的增加,虽然电机的电抗值下降,但仍然不足以补偿它。因此,功率因数也将下降。

(7)温度上升。核心磁通密度将是饱和的,因为磁通密度比原始磁通密度高20%。另外,随着速度的降低,通风效果恶化,因此,电动机的温度上升远高于原来的温度。

2、60Hz电动机用于50Hz电压降压分析

(1)减压电压的使用和减压电压的确定:为了使频率为60Hz的电动机在50Hz电网上使用而不通过电流产生热量,电动机的磁通量必须保持。

Φ= k e U / 4.44fWk dp1

唯一的变量是电源电压。

现在,以60Hz和380V的电机为例。使Φ 1 =Φ 2,Φ保持在未改变的50Hz的电源,然后

U'= f 2 / f 1 * U = 50/60 * 380 = 317(V)

(2)电压降低后电机速度和功率的变化

1)速度:由于极点对数P不变,异步电动机速度仅与电源频率f成正比。因此,如前所述,速度下降了约17%。

2)功率:由于设定Φ恒定,电压I在电压降低后保持恒定。根据输出功率的公式:

P =√3* UI *cosψ

将U'= f 2 / f 1 * U = 50/60 * U = 0.83U置于上述公式,则减压电机的电机功率约为原电机功率的83%。如果原电机的定子绕组采用Δ连接方式并转换为Y连接方式进行降压,其相电压将降至原来的1 /√3,即U'= 380 /√3= 220(V) )。此时,通量Φ'也在减小,而电流IαΦ。然后我'=(220/317)I = 0.694I,电流是原来的0.694倍。因此,输出功率是

P 2 '=√3* U'I'*cosψ=√3*((U /√3)* 0.694I)*cosψ= 0.4 *(√3* UI *cosψ)= 0.4P

这是原始力量的40%。

(3)实现电压降低的方法和可能性; 有两种方法可以解决降低电压17%的问题:

  1. 对于电源电压较低的区域,可以通过调节电源变压器的分接开关来实现。通常,电力变压器的电压调节范围为±10%。

  2. 添加稳压器。添加调节器的成本约为更换电动机成本的30%~60%,因此在经济上是值得的。

但是,必须注意电压降低后电机速度和功率将下降到原来的83%。如果不阻止机械设备的正常使用,可以采用降低电压的方法。通常,当机械设备配备电动机时,它们都具有20%~30%甚至更大的余量,以防止电压在电压降低时阻塞。另外,许多机械设备具有速度下降和扭矩减小的负载特性,因此可以采用降压方法。不过,速度的下降会对输出(加工机械)或风量(鼓风机)产生轻微影响。

(4)表1列出了用于50Hz,380V和60Hz 电压分别为480V,460V,440V,420V和380V电动机的要求。

表1. 50Hz电源中使用的60Hz电机的要求

原装电机60hz 480V 460V 440V 420V 380V
用于50hz电源时.电压降低 400V 383V 350V 367V 317v
输出功率为原始功率的83%
直接使用50hz380v电源 它可以降低输出功率 不能长时间使用,甚至不能用

用于60Hz电源的50Hz电动机的分析

分析方法与以前相同。现在,50Hz 380V的电机用于60Hz,380V,60Hz,420V和60Hz,440V的电源。参数列于表2中。

表2.在60Hz的电源中使用的50Hz 380v电动机的情况


参数 用于60hz,380v电源 用于60hz,420V电源 用于60hz,440V电源
原电机百分位值50hz(%)
输出功率P 100% 110% 116%
额定扭矩M 83% 91% 96%
最大扭矩M 85% 94% 98%
额定扭矩M
启动扭矩M 70% 85% 95%
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