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請問一下有非同步電機的問題,額定頻率60HZ的接到50HZ的電網中各參數會怎麼變?

一台進口的額定頻率為60Hz的三相感應非同步電動機,現運行於50Hz的電網上,其額定電壓保持不變,

試問:電動機的空載勵磁電流Im、定子功率因數cos?1、最大電磁轉矩Temax、臨界轉差率sm的變化。


我們來看下圖:

我們看到,電機的軸上輸出轉矩與電壓的平方成正比,與極對數成正比,與頻率成反比。

那麼頻率f與電壓U之間又有何種關係?

1)電機的定子側,當頻率下降時,定子繞組的反向電動勢E隨之下降,導致定子電流增加,繼而引起輸入功率P1增加

2)電機的轉子側,當頻率下降時,因為轉速n=frac{60f}{p} ,所以轉速必然下降。假定轉矩不變,則輸出機械功率會與轉速成正比地下降

我們知道,定子側電流增加,會導致磁通增加。這樣一來,有可能會造成磁路飽和,磁通波形的頂部被削平。勵磁電流會發生畸變,其峰值會加大。

3)題主告訴我們,電機從60赫茲的供電條件下改為50赫茲。如果是變頻器,在這種情況下,一定要讓U/f=常數。但題主已經說了,電壓不變。這樣一來,定子側電流畸變不可避免。

4)由於定子側電流加大,則電機的溫升將上升。

主要就是這些。


謝邀,我記得類似的問題以前回答過,今天在這裡再回答一次吧。如有不對,還望各位同行指正。

首先題主的問題是:一台進口的額定頻率為60Hz三相感應非同步電動機,現運行於50Hz的電網上,其額定電壓保持不變, 然後問電機一些參數的變化情況。

我們一個一個來看,

1.轉速

我們知道三相非同步電機的轉速計算公式如下:

可以看出,當轉差率S變化不大時,三相非同步電機的轉速n正比於電源頻率f。所以轉速會下降大約20%。

2.電流

三相非同步電動機經過頻率和繞組的歸算, 其近似等值T型電路如下,可作為計算公式推導。

從上面的等值電路我們可以很容易得出:

u1 為電源電壓, I 1、 I 2、 I m 分別為定子、 轉子和勵磁電流, r 1、 r 2 、 r m 分別為定子、 轉子、 勵磁電阻, X 1、 X2 、 Xm 分別為定子、 轉子、 勵磁漏抗, s為轉差率。

由於額定轉差率 s 在 60 Hz 和 50 Hz 時相差不大, 所以, 電流I 1I 2I m 的大小主要取決於 X 1X 2 X m 。由 X= 2 π f,可知當電源電壓 u1 不變時, 電源頻率減小( 由60 Hz 改為 50 Hz電) X 1、 X 2、 X m 也隨之減小約 20 % ,。

然後根據各個電流公式可看到電流 I 1、 I 2、 I m 相應增大約20%

3.再從電磁學和電機設計原理分析一下磁通變化:

首先分析非同步電機氣隙磁通密度公式:

w——每相串聯匝數 Kap——
繞組係數 S——每極氣隙面積

從上式可以看到其他條件不變時, 當 60 Hz 額定頻率電機接於 50Hz 電網時, 氣隙密通密度將增大約 20 % 。

而有公式 φ=BS,可知磁通也是增大的。

4.再分析非同步電機定子電路的電勢方程式:

由上式可見,在電機結構不變( 每極氣隙面積 s 不變)時,磁通密度增大, 亦即磁通量 φ增大,而在電機電磁負荷設計時, 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係數, 直接影響電機的有效材料用量, 所以, 在電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, 因而, 在正常情況下: φ= φe電機會最經濟運行。

5.最後看看電磁轉矩:

顯然,電源頻率f1減小的時候,電磁轉矩增大。綜上,由上分析得知 :60 Hz 電機運行於 50 Hz電網:

1.電機功率因數下降,使得電機輸入電流增大,運行一段時間,可能會跳閘。

2.電機的銅耗,鐵耗增加,會使得電機發熱嚴重,而電機轉速下降,使得電機散熱風扇的效果下降,電機會過熱而不能正常運行。

3.電機變頻調速應該是同時改變輸入電壓和頻率的值,使得二者成比例的變化,來獲得電機良好的運行性能。


這是電機設計課的思考題吧,自己做嘛!根據各個量的公式一個個查看,應該就能得出結論。

這種問題在特殊的場合是有實際價值的,詳見評論。。不過實際電機的變化和理論分析總有一些差別,因為理論分析的時候做了很多理想化假定,這一點要注意一下。


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