額定頻率

電網電源頻率的變化或者使用變頻器作為變頻電源對異步電動機進行調速運行都是屬於異步電動機在非額定頻率下運行，有時候，在引進的各種各樣機電產品中部分設備的驅動電動機系採用60Hz的電源。這些動力設備用 在50Hz的電源上，將出現什麼情況? 就異步電動機在非額定頻率下運行時的性能影響進行了詳細分析，其分析方法和結論也可推廣到單相電動機和變壓器設備。

異步電動機的頻率偏差 (電壓為額定值 ) 不超過士1%額定值時，輸出功率仍能維持額定。一般來説，異步電動機在額定頻率5%容差內運行是正常的。 ^[1] 

根據同步轉速n_o與額定頻率f_h，機極對數P的關係，可見，同步轉速n_o與頻率下降值成正比。換句話説，電動機的轉速與電源頻率成正比。 ^[1] 

因為電磁轉矩為常數，當頻率變化時，磁通與頻率成反比變化。所以轉子電流與頻率成正比變化。 ^[1] 

1）起動轉拒：異步電動機的起動轉矩似地與電源頻率的三次方成反比。

2）最大轉矩；異步電動機的最大轉矩與電源頻率的平方成反比。 ^[1] 

在恆轉矩負載情況下，當頻率下降時，輸出功率亦減少，所以效率仍然下降，同時由於轉速的降低，冷卻條件變壞，所以温升上升。

如果異步電動機要在降頻情況下運行，最好選擇在額定工況運行時氣隙磁通設計成欠飽和狀態的電動機，這在降頻運行時，電動機的温升就比較小。 ^[1] 

運行頻率是電動機一個重要的銘牌數據，在變頻調速時，電機運行在額定頻率以下為佳。2×2500m³高爐4 套渣處理攪籠電機，型號為YBP315L1-8，90kW。為了調節合適的轉速，通常運行於70Hz附近。電機運行於高於工頻很多的狀態，危害很大。

由於電機的運行頻率升高會使定子和轉子電抗增大，使電機電流下降，降低電動機的電磁轉矩，即降低電動機帶負載的能力。其次，會使電動機鐵耗和發熱量增大。 ^[2] 

三相異步電動機鐵心損耗分為磁滯損耗(Ph)和渦流損耗(Pw)，電動機的磁滯損耗(Ph)與供電頻率成正比。電機的渦流損耗(Pw)與供電頻率的平方成正比。電機的運行頻率升高會使鐵耗大幅上升，發熱量大幅增加。

攪籠電機運行頻率由50Hz 提升到71Hz，磁滯損耗增加了42%，渦流損耗增加了102%。粗略分析4台攪籠電機一年在50Hz增加到71Hz運行頻率，增加的鐵耗如下：

該電機的效率為89%，電動機的空載損耗基本上是鐵耗，電動機帶上負載增加的損耗是銅耗。由於定子和轉子線圈的直流電阻很低，銅耗遠遠低於鐵耗，一般鐵耗佔總損耗的60%以上。取鐵損為總耗損的60%，則該電機的鐵耗為： 90×(1-89%)×60%=6.93kW ^[2] 

電機的損耗主要為鐵耗，而鐵耗主要為渦流損耗。取磁滯損耗和渦流損耗因運行上升到71Hz而增加鐵耗的平均數，則鐵耗增加率為：(42%+102%)/2=72%；也就是説電機運行頻率由50Hz上升到71Hz，增加的鐵耗為：6.93×72%= 4.99kW；2套高爐4套渣處理攪籠電機增加鐵耗為：4.99×4=19.96kW。一年增加電耗計算如下：高爐一天出鐵14次，一次出渣時間為70min，攪籠一天工作時間為：14×70.60=16.3h，一年作業350天，一台攪籠機一年工作時間為：16.3×350= 5705h，4台攪籠電機運行頻率從50Hz 升到71Hz，增加的鐵耗為：19.06×5705=113872kWh，按0.6元/kWh 計算，一年增加電耗金額：113872×0.6=68323元。

解決的辦法：既要保證攪籠機運行速度又要保證變頻器運行頻率在50Hz 處，最佳的辦法就是更換電機，把 90kW 8極電機更換為90kW 6極電機是比較好的辦法。6極電機53Hz運行頻率相當於8極電機71Hz運行頻率的轉速。 ^[2]