电机在额定转速以上运行

1.1                     弱磁运行

通常情况下，对于额定频率为50Hz的异步电机而言，在变频驱动时，可以按电机的转速分为恒转矩调速和恒功率调速两种模式：

§  恒转矩调速段，额定转速以下（50Hz以下）

§  恒功率调速段，电机弱磁运行，额定转速以上（50Hz以上）

在恒功率调速段，随着电机转速上升，输出转矩会下降，输出功率不变，以1LA7060-4AB10为例，电机的特性曲线如下：

              <图1-1> 1LA7060-4AB10特性曲线

1.2                     87Hz运行

一般情况下，功率在45kW以下的西门子异步电机可以适用87Hz应用。电机可以在不弱磁的情况下，在额定转速以上运行（变频器输出到87Hz）。以1LA7060-4AB10为例：

 <图1-2> 1LA7060-4AB10电机铭牌

电机参数如下：

§  230V 角形/ 50Hz，0.73A， 0.12kW， 1350rpm，功率因数0.75

§  400V 星形/ 50Hz，0.42A， 0.12kW， 1350rpm，功率因数0.75

以G120变频器为例，在STARTER软件中配置电机87Hz应用如下：

§  电机绕组必须使用角形接法

§ 输入角形接法的额定电机参数，并勾选87Hz运行：

    <图1-3> 电机参数配置界面

§  配置完成后，可在p0133参数中确认。

2                          87Hz运行探讨

那么，为什么电机可以不弱磁，87Hz运行，并且电机绕组需要使用角形接法呢？下文对此做一个简单的探讨：

2.1                     电机的定子电压

众所周知，交流电机运行时，电机中会形成旋转磁场，产生电磁力，驱动电机旋转。同时，旋转的磁场在定子绕组上产生感应电动势E。电动势E的大小与磁通量Φ和磁场的旋转速度n满足一下关系：

在忽略绕组压降的情况下，电机绕组上的相电压等于电机的反电势。

2.2                     电机在不同的绕组接法时，相电压与线电压对应关系

角形接法时，线电压与相电压相等，线电流是相电流的倍；星形接法时，线电压是相电压的

倍，线电流与相电流相等。

<图2-2> 电机的绕组接法

2.3                     87Hz应用，电机绕组角形接法

以1LA7060-4AB10为例，87Hz运行时：

§  如果电机仍然使用星型接法，电机不弱磁运行到87Hz时，要求变频器的输出电压为690V。对于实际应用来说，一般变频器供电电网电压已经固定，变频器无法输出690V电压；此外，1LA7060-4AB10电机也无法在690V电压下运行。

§  如果将电机绕组改为角形接法，电机不弱磁运行到87Hz，根据前述内容，此时要求变频器输出的电压为400V。变频器可在原供电电网下运行，只需满足角形接法时的额定电流要求即可。

2.4                     87Hz应用注意事项：

§  电机需要使用角形接法

§  变频器的功率需要比电机额定功率大：

87Hz运行时，电机的功率为额定功率的 倍，以1LA7060-4AB10电机为例，等效的电机参数如下：

电机额定电压=

电机额定电流 = 0.73A

电机额定功率 =

电机功率因数 = 0.75

电机额定频率 = 87Hz

感谢普及基础知识！！

这种运用比较特殊了，并且将星形接法的绕组改成三角形接法，学习了。

那么额定电压应该是220V吧，230V的话算出来时0.126KW，不是0.12KW

所以我觉得    电机额定电压=

这样对不对呢？

学习了，谢谢！

学习了，谢谢楼主分享。

图片电机因为是小功率星形接法电机，针对国内电压实际情况来说，电机额定电压就是400V等级的，

楼主最后给的结论电机额定电压=400，其实这个400V应该是绕组的额定电压。也就是在87HZ时，绕组电压是400，而本身这个绕组额定电压是230V，这样运行在400V电压情况下有问题吗。@老兵 ,@yming ,@kdrjl

 没问题的，230V、400V，绝缘标准是一样的。

感谢楼主分享

比较新颖的讲解，学习了。

 不管400 还是690的电机，绝缘都是按照400来的，690得内部是星型的接法，

690的电机一次维修电机回来，空载电流比原来大了很多，不管是矢量还是V/F，大了一倍多。

最后检查发现，本来星型的接法被改成了三角形，，所以空载电流就大了很多。。

这种用法一直没用过。

如果说50Hz和87Hz的功率是一样的，都是额定，还说得过去。而50Hz额定功率，87Hz是恒转矩延长线，那87Hz时，不就过载了嘛？

真这么用，那电机的额定功率是50Hz为准？还是87Hz为准呢？这么用，87Hz时能100%连续工作吗？这可是50Hz频率时的1.74倍的功率呀。

这种用法对国产380V星接的电机绕组来说，毫无问题。（因为，星接/角接承受同样的匝间电压。）

对电机轴来说，毫无问题。（因为轴额定转矩未变。）

对于普通额定频率50Hz的异步电机，唯一会可能有问题的是轴承。但是，对于6极/1000转、没问题。4极/1500转稍有问题。

2极/3000转，问题较大。因为5400转，轴承寿命需要考虑。

这个对于标明100Hz，强制风冷、380V星接的变频电机来说，毫无问题。

它就是将原来的电机额定功率增加到了1.73倍。它并没有提高电机额定转矩，只是输出额定转矩的范围增加到87Hz而已。

这就像航空、赛车之类发动机，体积很小、重量很轻，输出转矩不大，但是转速非常高，功率很大。

所要求的是：新型的材料、高精度的加工、装配。没有这些，是不能达成的。

这是趋势。

使用，普通星接50Hz异步电机时，主要是轴承寿命的问题、冷却风机的问题。但从应用上来说，除了2极3000转电机，需要考虑轴承寿命之外，其他都没啥问题。

这种计算，仅仅是个铭牌计算而已。

真正使用，你只需要按照那台电机的铭牌数值输入即可。

因为，就算不使用变频器的电机，谁能知道实际现场的当时电压？从360V到420V都可能。

所以呀，变频器的铭牌上，输出电压都不写数值，只写输出电压 0 - 输入电压。

这些普通的变频器，如楼主所说，50Hz降低输出电压为220V是可以的，电网电压就360V，变频器升压？不可能，这些变频器，没这个功能。

对么？

感觉就是通过参数把弱磁点变了一下，从50hz改为78hz，电机的接法适合供电电压就行。

严重地概念错误！

绕组额定电流，过什么载？

电机输出轴额定转矩。过什么载？

电机轴功率就是转矩X转角速度。87Hz输出额定转速，就是功率提高了1.73倍。

唯一可能的是热过载，而且热过载还不是绕组，仅仅是磁路中材料的较高频涡流损耗的发热而已。完全取决于电机材料。

用好散热风机（这本来就是个热平衡问题。）没有过载一说。

这个公式仅仅是普通电机选型用。对交流变速变频，没啥用处。

例如：运行时，负载转矩增大一倍，实际转速仅额定转速20%。照公式计算，所需功率还变小了呢。

实际照样过载。不是么？

不用怀疑，就是可以连续运转的工况，而且是额定转矩输出。

如果仅仅是短时，电机本来就可以短时过载2倍转矩。

不是么？

其实，你买的国产电机，只给出了一般50Hz市电的状态指标，其他的都没做出指标。

我们国家标准就是这样滴。没人会“吃饱了撑的，没事找事儿。”

电机允许过载这个都知道的，但是1.7倍以上的连续过载？谁这么使用过呢？还别说连续过载，就是连续额定下工作，1小时以后，用手摸或者用红外测温仪测电机表面温度，在冷却条件下，温度也是很高的。

为什么要强调，额定转速以上恒功率调速呢？额定转速以上连续过载应用，实际是危险的。

另外这个旋转机械的功率平衡方程式，适用于交直流调速的所有场合，这是已经被证明并被广泛使用的一个基本公式了。在动力测试技术领域，这个公式被用做衡量和评价动力机械输出功率的一个基本公式。

我就是怀疑，87Hz的1.7倍以上过载，连续应用的可行性，如果是短时用，或许还说得过去，连续使用，电机的温升和老化，就是问题了。

原图没有标注87Hz。这图只是说从恒转矩到恒功率拐点产生的原因！

第二段英文明确指出：当变频器输出电压达到最大后，继续提高输出频率将进入恒功率。

对于AC380V，50Hz，星接异步电机来说，当变频器输出电压达到380V时，电机每相绕组电压正好是220V。再进一步提高频率时，因为电压不可能继续提高，由于绕组感抗的原因，导致绕组电流降低，励磁不足，转矩下降。进入恒功率区。

而该电机改换成角接后，当输出频率50Hz时，电压达到220V，输出额定转矩，继续提高频率时，变频器还可继续提高电压，维持额定励磁电流、仍可输出额定转矩。直到87Hz，变频器达到最大输出电压380V为止。之后继续提高输出频率，变频器也无能力提高输出电压了；由此，进入恒功率区域。（这个恒功率，就是1.73倍的电机额定功率。）

所以，你用星接的电压不能随输出频率提高的图来解释，正是概念错误的结果。

再说一次：磁场（磁通、磁力）只与电流有关；电场只与电压有关。

这个话题这么热闹？我记得很久以前在哪个版块讨论过这个问题，二位老版主的意见是一致的，没有分歧吧？这次怎么有点小分歧呢？

我选边站Y版，星改角后，绕组电流不变，但端电压增高，确实输出功率增大，这没有疑问。

过载，我们通常是指绕组电流超过额定电流。现在这种87HZ的用法，显然，电流并没有超过额定。所以，不存在过载的说法。

但是，我也不同意Y版所说的P=M*N/9550这个公式对变频调整无用的说法，这个公式针对所有工况有用，对汽油驱动的汽车都适用。

嘿，问题很巧合，昨天，我也遇到了与你相同的问题，找不着快速调试向导里的电机接法选项，我记得用G120时，是有此选项的。但S120里就是没。于是打电话给西门子的技术支持，他告诉我，G120需要设置，S120不用设置。难怪向导里没有这个选项。

结论是，可以不管P133这个参数，当然，设置它也无妨。

 看看这个，400V以下，实际使用的是同一个标准的。

因为你从来就没用过87Hz模式。只是不能理解而已。

我是10多年前就用过。当然知道了。87Hz模式可以输出电机额定转矩，转速提高且电机不会过热。提高了生产效率。

这是从前我为我们生产线设计的绕丝机，线速度300米。排线使用步进电机，收线主电机为变频器 + 普通异步电机。那个年代，使用的是日本三垦变频器（还不是西门子用户）。

随着市场销售扩展，5-6年后，出现500米绕丝机，工人反映这个绕丝机速度太慢。当时，通过提高输出频率，提高产量。经实验，最多能达60Hz。再提高电机就会严重发热。

在勉强使用1多年后，发现MM4的87Hz功能。经过分析，我认为可行。

用一台MM420替换。果然可以80Hz，电机不那么发热。从而绕丝速度达到500米。

偶尔出现的问题，倒是变频器过载。2.2kW电机用的是3kWMM420。后来替换成4kWMM420。一直用到去年工厂搬迁，报废。从92年设计投产，整整使用了26年！

要不是MM4的87Hz模式，十多年前就会由于低速，报废了。

多年前，绕丝机的速度都已经超过1千米了。

我可没说不发热哦。是相比较星接50Hz模式下的65Hz恒功率段的弱磁运行来说。电机出力不足的过热。

改用角接87Hz模式，它在80Hz可以输出额定转矩；绕组不超过额定电流，能达到额定磁通。但是，进线电流增大（仅为是角接）1.73倍，因为铜损的存在、电机效率的存在，是会加大发热量的。

注意，我使用的还不是强制风机，只是电机自带散热叶片，仅仅转速提高，风量加大而已。散热达到一个热平衡的转速，在我这里是80Hz。之所以没用到极限87Hz的原因也在于此。要是真想用87Hz，就应该换独立的风机。

说句题外话。对于我们来说，工人绕盘过程：换盘30秒，绕丝2.5分钟。经过改造绕丝1分30秒。这时，换盘时间已经占总时间25%了。

所以，更高的生产效率就不能仅仅提高机器的速度，而要考虑自动换盘。那样才可以大幅提高生产效率。

@学海无止境 "我没有看功率，输出确实可以到87.5HZ 试过的"

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没看实际功率，只说87Hz，就没意义了。交流异步电机在额定功率以内，含额定功率，别说87Hz了，就是187Hz也没问题。额定频率以上至最高频率，恒功率运行是电机机械特性决定的。

当然，普通电机的最高运行频率要看制造商给出的技术参数。定制高速电机，恒转矩驱动最高运行频率300Hz甚至更高，也是有应用的。但是，弱磁下的过载能力却非常有限了。

§  如果电机仍然使用星型接法，电机不弱磁运行到87Hz时，要求变频器的输出电压为690V。对于实际应用来说，一般变频器供电电网电压已经固定，变频器无法输出690V电压；此外，1LA7060-4AB10电机也无法在690V电压下运行。

针对楼主的以上红色字体我有一些疑问，380输入的电源，难道通过变频器真的做不到高于380输出的电压？

如果是AFE共母线系统呢？我们现场有一台设备，使用的是AFE共母线系统，所有逆变器采用DC-BUS（720VDC）供电，AFE的输入电源是380VAC 通过整流以后得到540VDC左右的电压然后AFE再在这个540VDC的基础上提升*1.35倍得到718VDC左右的电压给下面的所有逆变器进行供电，下面所有逆变器带的电机都是 500vac的。

虽然这里讨论的不是690V的电压等级，但是事实上证明通过变频器是可以有办法驱动高于输入电压等级的电机的。事实上AFE也是一台变频器。通过窍妙的组合后就可以做到这一点。

问题1：变频器带电机为什么要弱磁？如何弱磁？

问题2：电机如何标定？

问题3：影响电机的效率有哪些？与什么因素相关？

问题4：87Hz应用对电机的影响有哪些？

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看到大家如此热烈的讨论，我也抛砖引玉一下吧，先提出这四个问题，回答完这四个问题估计这个应用就清晰了。

答案1：因为变频器的输出电压限制才需要电机弱磁，目前的变频器变频同时必须变压，当电压无法升高时，就需要改变磁场，弱磁时通过去磁电流把电机的磁场减小来提高转速。

答案2：电机的标定对于标准电机，电参数一般只标定工频下的参数（50/60Hz）下。对应的电压（380/460）。这只是选取电机的一个工作点标定，其实电机的工作是一条线，可以有很多个点进行标定。只是铭牌上不写那么多而已，给大家看看西门子1ph8异步电机的标定就是多个点，一个电机会有不同的电参数（电压，频率，电流）对于不同的机械参数（扭矩，转速，功率），有图有真相：

答案3：影响电机效率主要有铜耗，铁耗和杂散损耗。铜耗与电流相关，铁耗与频率相关。杂散损耗与轴承，风阻等相关。一般来说铜耗和铁耗占主要部分。电流不变，铜耗近似不变，频率升高，铁耗增大（不是线性关系）。电机制作好了之后，电流与线径和匝数关系就确定了，铁芯的损耗与频率的关系也确定了。

答案4：按上述内容来看，87Hz是电机的另一个标定点，其中电流还是额定电流，铜耗不变；由于电压由220v能升高到380V，转速（频率）可以提高。铁耗与频率相关，铁耗会增加；同轴的冷却风扇转速也随之增加，冷却风量以速度平方差增加，冷却更好了。与增加的铁耗那个更大需要实测电机温度来确定。对轴承的压力增大，不过小电机应该在安全范围内。

利用变频器把电机由50hz变为87hz使用，变相的放大了电机的功率，降低了采购成本，希望大家在以后选型设计时能充分利用。达到更高的性价比。

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引申到另外一个话题：S120的ALM使用

大家都知道ALM太贵了，基本上是BLM的3倍价格（AIM+ALM），但是我们充分利用ALM的优势了吗？

当把直流母线的电压提高以后，例如由540v提高到600v甚至到650V，如果你选择的电机绝缘等级够高（F级或者H级）电机可以放大使用的，具体的说电机标定360v 200kw 960rpm，可以拿过来当作433v  240kw 1155rpm（对应650v）使用啊。当然前提需要和机械设计合理安排减速比。如果是多台的话，ALM就物有所值了。

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    刚发现这个帖子，关于电机87HZ的应用，我们在2012年就已经成熟应用了，功率从11KW-22KW，品牌从西门子，SEW，诺德，都有用过，当然订货的时候要说清楚。这种电机最大的区别就是额定电压星接为380角接为220，频率50HZ，额定电流也是星和角两组，绝缘一般为F级。使用87特性一定是角接，这一点很关键，根据变频器原理我们知道当输出为87HZ时，输出电压为380V，为电机（87特性电机）额定电压的1.732倍，所以这时候的电机功率也为原来的1.732倍，因为在50HZ以上频率和电压成正比改变，磁通不变，所以转矩不变，也是在恒转矩范围，不会过载，要考虑但就是轴承和润滑以及铁损增加带来的发热增加，最好是独立风冷。这种用法电机功率实际上已经是原来的1.732倍（有些国内电机厂家直接铭牌标出），匹配变频器时要注意大一级选型，提升应用选择重载功率。

    这种用法的优势是有些应用690V电机的大功率设备是可以被替代的，另外通过和减速机的合理匹配，在满足工况的情况下，提高减速比，完全可以选择小一个功率级别的电机，对节能减排和降低成本方面都非常有帮助。87HZ特性电机以前是买外国品牌，现在国内好多电机厂家都能定制了。

    另外楼主作者的西门子电机铭牌好像有问题，功率0.12KW，通过计算应该为0.22KW，如果在87HZ应用时就是0.37KW。好奇的朋友们算一下。