申論題

變化電源頻率對扭矩-速度特性曲線的影響

改變電源頻率會對感應電動機的扭矩-速度特性曲線產生顯著影響。以下是詳細說明和曲線圖。

原理

1. 同步速度：同步速度 NsN_sNs​ 由以下公式決定： Ns=120⋅fPN_s = \frac{120 \cdot f}{P}Ns​=P120⋅f​ 其中：

   • NsN_sNs​ 是同步速度（每分鐘轉數，rpm）
   • fff 是電源頻率（Hz）
   • PPP 是電動機的極數

2. 頻率影響：改變電源頻率會改變同步速度，從而影響電動機的扭矩-速度特性。

   • 增加頻率：同步速度增加，特性曲線右移。
   • 減少頻率：同步速度減少，特性曲線左移。

扭矩-速度特性曲線

假設一個三相感應電動機，其電源頻率從標準頻率逐漸增加或減少，以下是其扭矩-速度特性曲線的變化。

扭矩(T)
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  |------------------------\    60 Hz（較高頻率）
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  |                          \-----
  |                           \
  |                            \
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  |------------------------------\ 50 Hz（標準頻率）
  |                              \
  |                               \
  |                                \
  |                                 \
  |                                  \
  |                                   \
  |                                    \
  |-------------------------------------\ 40 Hz（較低頻率）
  |________________________________________> 速度(S)

說明

1. 標準頻率（50 Hz）：在標準頻率下，電動機的扭矩-速度特性曲線如圖中間的曲線所示。這條曲線通常在低速時具有高啟動轉矩，並隨速度增加而下降，最終在同步速度附近達到穩定值。

2. 增加頻率（60 Hz）：當頻率增加到60 Hz時，整條曲線右移。這意味著同步速度增加，最大運行速度提高，但特性曲線的形狀保持相似。啟動轉矩和最大扭矩可能略有增加。

3. 降低頻率（40 Hz）：當頻率降低到40 Hz時，整條曲線左移。這意味著同步速度減少，最大運行速度降低。啟動轉矩和最大扭矩可能略有減少。