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50Hz電源對60Hz電機;60Hz電源對50Hz電機的影響

2019-1-31 3:13:29

對于某些進口設備,其電機額定頻率为60Hz(480V,460V,440V,400V,380V),这些設備與50Hz國家的電力條件不同,但是,这些設備可以在50Hz國家使用嗎?另外,對于出口電器,額定頻率为50Hz的電機是否可以用于60Hz的電源?

電機每極的磁通Φ可用下式表示:

Φ= k e U / 4.44fWk dp1

在公式:

k e - 減壓系數

U - 額外電源電壓(相電壓)(V)

f - 電源頻率(Hz

W - 为定子繞組的每個串聯線圈轉动

k dp1 - 定子繞組系數

對于感應電动機,k dp1,W,k e都是固定值。當電壓U固定時,頻率f與每極的磁通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的所有變量,“2”代表50Hz的變量。

另外,需要注意的是,電機鐵芯的磁化曲線具有非線性特性,并且在設計過程中磁通裕度非常小。

(1)空載電流:當電源頻率下降由60Hz到50Hz時,Φ 2 =1.2Φ ,即,由20%的通量为每極相應地增加,電機的各部分的磁通密度将增加減少20%。

由于設計過程中的磁通量裕度非常小,空載電流将增加20%以上。

如果空載電流接近或超過原始額定電流,則不能使用電动機。如果空載電流與原始額定電流之間存在較大差距,則可以使用。但總的来說,電機容量比以前少了至少20%。

(2)速度:速度由下面的公式決定

n 1 = 60f / P.

極點對數P是常數,當電源頻率60Hz變到50H時,速度降低

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

因此,電动機速度降低了約17%。

(3)啟动電流:電动機是電感負載,其電抗值X與電源頻率成正比。電源頻率越低,X越低。雖然啟动電流與電抗值X成反比,但電动機的啟动電流将相應地增加約20%。

(4)轉矩轉矩的大小與工頻的平方成反比,即Mα1/ f 2。因此,當電源頻率從60Hz變为50Hz時,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

意味着增加約44%。類似地,電动機的最大扭矩和最小扭矩将相應增加。

(5)效率:電动機的主要消耗;

  1. 鐵消耗:它大約與磁通密度的平方和頻率的1.3功率成正比,因此鐵消耗P Fe比以前高約14%。

  2. 定子銅消耗:如果負載電流相同,定子銅消耗P cu不變。

  3. 轉子銅耗:随着磁通密度增加20%,轉子電流将減少16.6%,以保持相同的轉矩。因此,轉子銅消耗量P cu2将下降。

  4. 額外消耗:風摩擦損失P F随着速度的降低而減小,約为原来的60%。額外消费量将大幅下降。

但電機輸出功率大大降低,效率普遍降低。

(6)功率因數。随着空載電流的增加,雖然電機的電抗值下降,但仍然不足以補償它。因此,功率因數也将下降。

(7)溫度上升。核心磁通密度将是飽和的,因为磁通密度比原始磁通密度高20%。另外,随着速度的降低,通風效果惡化,因此,電动機的溫度上升遠高于原来的溫度。

2、60Hz電动機用于50Hz電壓降壓分析

(1)減壓電壓的使用和減壓電壓的确定:为了使頻率为60Hz的電动機在50Hz電网上使用而不通過電流産生熱量,電动機的磁通量必須保持。

Φ= k e U / 4.44fWk dp1

唯一的變量是電源電壓。

現在,以60Hz和380V的電機为例。使Φ 1 =Φ 2,Φ保持在未改變的50Hz的電源,然後

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

(2)電壓降低後電機速度和功率的變化

1)速度:由于極點對數P不變,異步電动機速度僅與電源頻率f成正比。因此,如前所述,速度下降了約17%。

2)功率:由于設定Φ恒定,電壓I在電壓降低後保持恒定。根據輸出功率的公式:

P =√3* UI *cosψ

将U'= f 2 / f 1 * U = 50/60 * U = 0.83U置于上述公式,則減壓電機的電機功率約为原電機功率的83%。如果原電機的定子繞組采用Δ連接方式并轉換为Y連接方式進行降壓,其相電壓将降至原来的1 /√3,即U'= 380 /√3= 220(V) )。此時,通量Φ'也在減小,而電流IαΦ。然後我'=(220/317)I = 0.694I,電流是原来的0.694倍。因此,輸出功率是

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)實現電壓降低的方法和可能性; 有兩種方法可以解決降低電壓17%的問題:

  1. 對于電源電壓較低的區域,可以通過調節電源變壓器的分接開關来實現。通常,電力變壓器的電壓調節範圍为±10%。

  2. 添加配资网。添加調節器的成本約为更換電动機成本的30%~60%,因此在经濟上是值得的。

但是,必須注意電壓降低後電機速度和功率将下降到原来的83%。如果不阻止機械設備的正常使用,可以采用降低電壓的方法。通常,當機械設備配備電动機時,它們都具有20%~30%甚至更大的餘量,以防止電壓在電壓降低時阻塞。另外,許多機械設備具有速度下降和扭矩減小的負載特性,因此可以采用降壓方法。不過,速度的下降會對輸出(加工機械)或風量(鼓風機)産生輕微影響。

(4)表1列出了用于50Hz,380V和60Hz 電壓分别为480V,460V,440V,420V和380V電动機的要求。

表1. 50Hz電源中使用的60Hz電機的要求

原裝電機60hz 480V 460V 440V 420V 380V
用于50hz電源時.電壓降低 400V 383V 350V 367V 317v
輸出功率为原始功率的83%
直接使用50hz380v電源 它可以降低輸出功率 不能長時間使用,甚至不能用

用于60Hz電源的50Hz電动機的分析

分析方法與以前相同。現在,50Hz 380V的電機用于60Hz,380V,60Hz,420V和60Hz,440V的電源。參數列于表2中。

表2.在60Hz的電源中使用的50Hz 380v電动機的情況


參數 用于60hz,380v電源 用于60hz,420V電源 用于60hz,440V電源
原電機百分位值50hz(%)
輸出功率P 100% 110% 116%
額定扭矩M 83% 91% 96%
最大扭矩M 85% 94% 98%
額定扭矩M
啟动扭矩M 70% 85% 95%
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