交流電動機的工作頻率及電壓淺談

wish

電動機俗稱馬達，電動機種類有很多種，這次我想跟大家談的是交流電動機，常見的交流電動機分為單相及三相兩種，我們知道一般家庭的市電是用單相，我們這次也是以單相為主。
談到交流電動機，首先要提到極數，一般常見的電動機極數有2極、4極、6極等等，一個電動機是幾極的，無法從外觀看出來，廠商一般會在電動機的外面用銘牌標示，例如2P(表示2極)、4P(表示4極)、6P(表示6極)，電動機的極數越多，它的繞組就越多，扭力就越大，相對的體積就變大。
接下來我們要談到交流電動機的轉速，單相交流電動機的轉速有一個公式︰

n(轉速)=120*F(頻率)/P(極數)

上面的公式告訴我們，計算一個電動機的轉速時，我們要先知道電源的頻率(F)及電動機的極數，舉個例子來說明。
某一個交流電動機是4極(P)，而我國市電頻率是60Hz(F)當它依規定電壓接到市電時，它的轉應該是︰

120*60(F)/4(極)=1800(轉速)

如果電動機是2極的呢？

120*60(F)/2(極)=3600(轉速)

上面的例子如果是頻率改為50Hz呢？

120*50(F)/2(極)=3000(轉速)

說到這裡，大家應該會發現，交流電動機的轉速跟市電頻率及極數有很大的關係，市電頻率越高，電動機轉度越快，頻率越低，電動機轉速越慢。而電動機極數較少，轉速較快，極數越多，電動機轉速越慢。
同時在市電頻率固定下，就算是用扭力最低的2極電動機，交流電動機最快也不會超過3600轉。

電動機廠商在設計一個電動機時，就會決定它的工作頻率，以台灣來說就是60Hz，如果在相同電壓下，把原本設計在50Hz的電動機拿到60Hz的地區使用時，問題並不只有轉速問題而已，我們還要考慮因為設計在60Hz工作的電動機繞組，比設計在使用50Hz頻率的電動機繞組更多，所以這時把設計工作在50Hz的電動機拿到相同電壓的60Hz下工作，除了轉速降加快外，還會造成空載電流增加，起動轉矩比原設計過長的問題。

最後我們談一下電壓，我記得台電以前有公佈他們的輸出電壓誤差，我記得是10%的樣子，誤差大的很嚇人吧！
今天論壇有位朋友提起他的日本原裝風扇是使用100V/50Hz，拿到台灣的110V/60Hz直接使用有無問題，這個問題應該很多人會有疑問，所以發這一篇給大家參考。
各位知道日本100V/50Hz的電壓誤差範圍有多大嗎？也是10%(大家可以查一查喔)！所以日本電壓的誤差值也在台灣電壓的電壓值誤差範圍裡面，應該不用擔心才對。
當然負載也是個重點，並不是每樣電器產品都適用，例如電視機的垂直同步訊號是來自市電頻率，如果頻率不對，產品可能就無法使用。

給大家參考一下！

Jamese老鼠

他那台並不是只限50Hz耶
是50/60Hz

wish

回復 2# Jamese老鼠

我是在解釋風扇馬達轉速跟市電頻率的關係，並沒有限定50或60Hz。

港都狼仔

在下補充一點，常見的感應電動機(I.M.)有所謂滑差轉速，也就是實際轉速會略低於所計算出來的同步轉速，是因為使用鼠籠式轉子，透過與旋轉磁場互相感應後產生轉矩的緣故，若要實際轉速等於同步轉速，則須採用同步馬達(Synchronous Motor)，其轉子使用電磁鐵，可與旋轉磁場鎖定而達到其同步轉速。

在發電廠中交流頻率由發電機組轉速來決定，會透過監測輸出頻率來控制進入蒸氣渦輪(火力、核能、燃氣與地熱)的蒸氣量或是水輪機(水力/抽蓄)的水量，基本上來自發電廠的頻率誤差很小，所以一些電器設備也會採用交流頻率作為基礎信號源

當發電機組轉速/頻率驟降情形，表示發生嚴重過負載，這時控制系統就會讓發電機組跳脫匯流排，所以之前的全台大停電，就是因為負責南電北送的345KV超高壓輸電線鐵塔地基鬆動倒塌，電廠間並聯運轉鏈路中斷，使北部電廠負載失衡，發電機組跳脫導致北部及中部大停電，而發電量較多，用電量較少的南部災情較少

jeanshyen

電動機俗稱馬達，電動機種類有很多種，這次我想跟大家談的是交流電動機，常見的交流電動機分為單相及三相兩 ...
wish 發表於 2010-12-4 09:49 PM http://bbs.pigoo.com/images/common/back.gif

[ 廠商一般會在電動機的外面用銘牌標示，例如1/2(表示2極)、1/4(表示4極)、1/6(表示6極) ]

有關這段話 , 我是有一點疑問 ??? 如果我沒記錯的話 !!

一般銘板除了標示使用 (電壓 /頻率)  , 結線方法 , 轉速 ..... 還有會標著 : 2P or 3p ..... 4p (極數)  而 1/2  or 1/4 則是 馬力 (HP)  

另外還會有絕緣等級 , 及總重量等 !!

HappyMaChi

回復 1# wish


    謝謝您的回覆!

wish

回復 5# jeanshyen

你沒有記錯，1/2P的確是指1/2馬力，但是如果後面沒有P那表示極數，我看過的馬達數量或許不夠多，可能會有多種標示法。
如你所說的，直接標2P表示2極也很合理。

gdy

一般銘板除了標示使用 (電壓 /頻率)  , 結線方法 , 轉速 ..... 還有會標著 : 2P or 3p ..... 4p (極數)  而 1/2  or 1/4 則是 馬力 (HP)  

正常的話,極數都是偶數,
例如:2p,4p,6p......(比較常見到)

一般單相馬達,分為,分相式,電容式,蔽極式
其中電容式:又分電容起動式,永久電容式,雙值電容式(永久電容式就是一般我们在時用的電風扇)

wish

回復 8# gdy

看來你對電動機很了解，你願意寫電動機的教學文嘉惠大家嗎？

wish

剛剛去看了兩個馬達，真的極數都是直接標4P，1/4應該是我記錯了，謝謝jeanshyen及gdy的指正，我把它改過來了。

好奇

回復 1# wish
小弟的朋友在日本留學6年~不管她從台灣帶去或日本帶回的東西~都是直接插電使用~
包含電子鍋~電風扇等等...非內建交換式變壓器的電子設備~
至今都沒看過任何問題~所以小弟深知日本的東西在台灣不使用降壓器並不會造成任何問題~

但像WISH大說的~如果以電動機的部份來看~50Hz與60Hz的關係~
如果像大家都把熱風槍從大陸帶回來的熱風槍及調溫烙鐵~兩者都為220V/50Hz
在台灣的220V/60Hz的電使用下~不就會造成溫度上的誤差了??

wish

回復 11# 好奇

學工的人精神就是要像你這樣，有疑慮的問題要找答案。
不過如果是恆溫烙鐵或熱風槍，我想那個影響應該也不是很大，設計在50Hz的變壓器與設計在60Hz的變壓器除了繞組之外，還有矽鋼片的問題，但是50Hz與60hz對矽鋼片都是低頻的東西，誤差雖然達20%，但是對實際使用應該不至於有太太影響，真正要得知其差異，必需透過實驗，這時必須要有可變頻率的交流電源供應器才行。

不管是恆溫烙鐵或熱風槍，它們都是以溫控為主，並不是像電視或一些需要使用市電頻率做基準訊號的設備，所以你可以放心。不過我要告訴大家，恆溫烙鐵或熱槍上的溫度顯示器是僅供參考，如果你用溫度計去測量，你也會發現誤差很大，以我認識的一些朋友設備看來，烙鐵有用溫度顯示的好像只有我。
所以結論是我"騷包"！

rex560810

n(轉速)=120*F(頻率)/P(極數)
轉速的單位是RPM(rounds per minute)嗎

好奇

不敢當~小弟很多基礎也都沒各位元老們的熟悉~所以有的問題要提問也不知道要從那個點切入...呵
這麼說來~溫度的誤差的最大主因不是在於頻率的部份了~
改天我看看部份TRIAC的50Hz跟60Hz的規格再來請教WISH大
也感謝wish大的解答

逃兵

記得以前台電的60HZ是很準的。即便不準它也會在午夜進行校正。
這就是為什麼石英鐘的時差比用台電的60HZ計時不準的原因。

wish

回復 15# 逃兵

不只以前，現在台電的頻率一樣很準呀！

逃兵

回復 16# wish


    呵。它只管你一天一共要跑多少。
所以你會在半夜收到大於或是小於60HZ來"校正"

其實，它的難度在於全台那麼多發電廠。當年就可以全部同相的輸出，這真是高難度呀。