[科普中国]-额定频率

额定频率是指在交变电流电路中一秒钟内交流电所允许而必须变化的周期数称额定频率。

1、广义地讲，频率就是事物在单位时间内出现的次数；狭义地讲，频率就是物质在单位时间内振动的次数。频率是变化或振动快慢的一个量度，变化或振动越快，我们就说频率越大。

在交流电路中，电流每秒钟变化的周期次数称为频率。

2、举例：家用白炽灯泡使用的额定频率为50Hz，若低于这个额定值，灯将严重闪烁，刺激人的眼睛；电机低于额定频率其转速将下降；中央人民广播电台“中国之声”必须工作在额定频率如FM106.1兆赫，否则人们就无法收听；等等。

非额定频率下运行对其性能的影响与分析电网电源频率的变化或者使用变频器作为变频电源对异步电动机进行调速运行都是属于异步电动机在非额定频率下运行，有时候，在引进的各种各样机电产品中部分设备的驱动电动机系采用60Hz的电源。这些动力设备用 在50Hz的电源上，将出现什么情况? 就异步电动机在非额定频率下运行时的性能影响进行了详细分析，其分析方法和结论也可推广到单相电动机和变压器设备。

异步电动机的频率偏差 (电压为额定值 ) 不超过士1%额定值时，输出功率仍能维持额定。一般来说，异步电动机在额定频率5%容差内运行是正常的。1

不在额定频率下运行对其性能的影响根据同步转速no与额定频率fh，机极对数P的关系，可见，同步转速no与频率下降值成正比。换句话说，电动机的转速与电源频率成正比。1

对转差率的影响因为电磁转矩为常数，当频率变化时，磁通与频率成反比变化。所以转子电流与频率成正比变化。1

对转矩的影响1）起动转拒：异步电动机的起动转矩似地与电源频率的三次方成反比。

2）最大转矩；异步电动机的最大转矩与电源频率的平方成反比。1

对效率和温升的影响在恒转矩负载情况下，当频率下降时，输出功率亦减少，所以效率仍然下降，同时由于转速的降低，冷却条件变坏，所以温升上升。

如果异步电动机要在降频情况下运行，最好选择在额定工况运行时气隙磁通设计成欠饱和状态的电动机，这在降频运行时，电动机的温升就比较小。1

电动机高于额定频率运行铁耗增加的分析运行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。2×2500m3高炉4 套渣处理搅笼电机，型号为YBP315L1-8，90kW。为了调节合适的转速，通常运行于70Hz附近。电机运行于高于工频很多的状态，危害很大。

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，降低电动机的电磁转矩，即降低电动机带负载的能力。其次，会使电动机铁耗和发热量增大。2

三相异步电动机铁心损耗分为磁滞损耗(Ph)和涡流损耗(Pw)，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4台搅笼电机一年在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耗。由于定子和转子线圈的直流电阻很低，铜耗远远低于铁耗，一般铁耗占总损耗的60%以上。取铁损为总耗损的60%，则该电机的铁耗为： 90×(1-89%)×60%=6.93kW2

电机的损耗主要为铁耗，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而增加铁耗的平均数，则铁耗增加率为：(42%+102%)/2=72%；也就是说电机运行频率由50Hz上升到71Hz，增加的铁耗为：6.93×72%= 4.99kW；2套高炉4套渣处理搅笼电机增加铁耗为：4.99×4=19.96kW。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：14×70.60=16.3h，一年作业350天，一台搅笼机一年工作时间为：16.3×350= 5705h，4台搅笼电机运行频率从50Hz 升到71Hz，增加的铁耗为：19.06×5705=113872kWh，按0.6元/kWh 计算，一年增加电耗金额：113872×0.6=68323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90kW 6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。2

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学