分析60Hz电动机适用于50Hz电源的情况

国外有些地区的电源频率为60Hz，电压有380V和440V等。

60Hz、380V电动机用于50Hz、380V电源时，其磁通密度要增加20%，空载电流将远大于20%（与电动机极数及功率有关），极数多的电动机所占的比例要比同功率极数少的为大；功率小的电动机所占的比例要比功率大的为大。如果空载电流接近或超过原来的额定电流时，则不能使用；如果空载电流比原来的额定电流小而尚有较大差距，则可勉强使用。但一般说来，功率至少比原来降低20%以上，并应以负载电流不超过原来的额定电流为度。

起动电流和起动转矩均比原来增大约20%；最大转矩和最小转矩也会相应增大；效率一般要有所下降；功率因数也会有所下降；由于通风效果因转速下降而变坏，以及磁通密度增加20%，铁心磁通将饱和，故温升要比原来高许多；转速下降17%[n₁′=（f₂/f₁）n₁=（50/60）n₁=0.83n₁]。n₁、f₁和n₁′、f₂是分别对应于60Hz、380V和50Hz、380V的转速和电源频率。

要使60Hz、380V电动机用于50Hz电源上不发热，可采用降低电源电压的方法加以解决。

为了使电动机不过电流，就要维持磁通密度不变。在用于50Hz电源中时，维持磁通密度不变的电压U₂′=（f₂/f₁）U₂=（50/60）×380=317（V）。也就是说，只要把电源电压降到317V，即可使60Hz、380V电动机在50Hz电源上使用而不发热。这里f₁、U₂和f₂、U₂′是分别对应于60Hz、380V和50Hz、380V的电源频率和磁通密度维持电压。

使用时需注意：

1）如前所述，电动机转速将降低17%。

2）由于电压为原来的83%，根据，可知降压使用后的功率仅为铭牌功率的83%。

实现降压的方法及可能性。解决降压17%的方法有两种：

1）对于电源电压较低的地区，可调节供电变压器的分接开关挡位来达到。通常电力变压器调压范围为±10%。

2）增加一台调压器。因为增加一台调压器的费用约为更换一台电动机费用的30%～60%，因此在经济上是合算的。

然而，需注意降压后电动机的转速和功率都将下降到原来的83%，如果不妨碍机械设备的正常使用，就可采用降压的方法。

一般来说，机械设备在配备电动机时都具有20%～30%的余量，甚至更大，以防电压降低后电动机产生堵转。另外，许多机械设备都具有转速下降、力矩下降的负载特性，所以可以用降压的方法，只不过转速下降会对产量（加工机械）或风量（风机）稍有影响。

【例1-13】 一台10kW、60Hz、380V、4极（1750r/min）三相异步电动机，已知额定电流为20.6A，空载电流为10A，效率为88%，功率因数为0.84，试分析用于50Hz电源上的情况。

解：用下角“1”代表60Hz的各量，下角“2”代表50Hz的各量。该电动机用于50Hz电源时，有：

1）每极磁通

即每极磁通相应增加20%。

2）空载电流。由于每极磁通增加20%。电动机各部分的磁通密度要增加20%，电动机设计时磁通余量很小，故空载电流的增加将大大超过20%。即

I_o2≫I_o1=10A

如果空载电流接近或超过10A，则电动机不能使用。

3）电动机功率。一般来说，电动机功率至少比原来减少20%以上，即(www.xing528.com)

P_o2＜0.8P_o1=0.8×10kW=8kW

4）转速。转速将下降约为

n₂≈0.83n₁=0.83×1750r/min≈1450r/min

5）起动电流。电动机是感性负载，其电抗值x正比于电源频率（x=2πfL），电源频率变低，x变小，而起动电流反比于电抗值x，因此电动机起动电流会相应地比原来增大20%左右，即

I_q2≈1.2Iq1

6）转矩。转矩大小反比于电源频率的二次方，即，因此当电源频率由60Hz变成50Hz时，转矩增加了，即

即增加了44%左右。

同理，电动机最大转矩和最小转矩也会相应增加。

7）电动机各损耗。

①铁耗：约与磁通密度二次方及频率的1.3次方成正比，故铁耗P_Fe约比原来增加14%。

②定子铜耗：如果负载电流相同，则定子铜耗P_Cu1不变。

③转子铜耗：由于磁通密度增加了20%，为维持同样转矩，则转子电流将减少16.6%，故转子铜耗P_Cu2有所下降。

④附加损耗：风磨损耗P_f因转速下降而降低，约为原来的60%；附加损耗（杂散损耗等）下降很多。

8）效率。由于电动机的输出功率大为降低，所以效率一般要下降。即

η₂＜η₁=88%

9）功率因数。因空载电流增大很多，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。即

cosφ₂＜cosφ₁=0.84

10）额定电流。根据公式，由于P、cosφ、η均下降，而P下降更多，因此额定电流有较大减小，约为

I_e2≈0.7I_e1

11）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，因此电动机温升要比原来的高许多。