感应电机电压频率上升铁耗

Question

如题所述

Answer 1

额定频率是电动机一个重要的铭牌数据，在变频调速时，电机运行在额定频率以下为佳。电机运行于高于额定频率很多的状态，危害很大(如某工厂渣处理搅笼电机，50Hz，90kW。为了调节合适的转速，通常运行于70Hz附近)。

首先，由于电机的运行频率升高会使定子和转子电抗增大，使电机电流下降，而降低电动机的电磁转矩，即降低电动机带负载的能力。其次，会使电动机铁损和发热量增大。

三相异步电动机铁心损耗分为磁滞损耗(Ph)和涡流损耗(Pw)，计算Ph与Pw：

……1

……2

式中Kh：材料系数；Bm：感应主磁场强度幅值；V：铁心体积；d：叠片厚度；K：比例系数；a：材料系数；p：硅钢片电阻率。

从1、2两式可知，电动机的磁滞损耗(Ph)与供电频率成正比；电机的涡流损耗(Pw)与供电频率的平方成正比。电机的运行频率升高会使铁耗大幅上升，发热量大幅增加。

搅笼电机运行频率由50Hz提升到71Hz，磁滞损耗增加了42%，涡流损耗增加了102%。粗略分析搅笼电机一年在50Hz增加到71Hz运行频率，增加的铁耗如下：该电机的效率为89%，电动机的空载损耗基本上是铁耗，电动机带上负载增加的损耗是铜损。由于定子和转子线圈的直流电阻很低，铜耗远远低于铁损，一般铁耗占总损耗的60%以上。取铁损为总耗损的60%，则该电机的铁损为：

90x(1-89%)x60%=6.93kW

电机的损耗主要为铁损，而铁耗主要为涡流损耗。取磁滞损耗和涡流损耗因运行上升到71Hz而增加铁损的平均数，则铁损增加率为：

(42%+102%)/2=72%

也就是说电机运行频率由50Hz上升到71Hz.增加的铁损为：

6.93x72%=4.99kW

一年增加电耗计算如下：高炉一天出铁14次，一次出渣时间为70min，搅笼一天工作时间为：

14x70/60=16.3h

一年作业350天，一台搅笼机一年工作时间为：

16.3x350=5705h

搅笼电机运行频率从50Hz上升到71Hz，增加的铁损为：4.99×5705=25324.25kWH，按0.6元/kWh计算，一年增加电耗金额：25324.25x0.6=15194.55元。

解决的办法：既要保证搅笼机运行速度又要保证变频器运行频率在50Hz处，最佳的办法就是更换电机，把90kW 8极电机更换为90kW6极电机是比较好的办法，6极电机53Hz运行频率相当于8极电机71Hz运行频率的转速。