电机驱动系统往往是您工厂中的能耗大户。通过改进电机管理实践，将有助于提升系统效率并降低能源成本。
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为什么电机和驱动系统的高效管理很重要？据估计，电机驱动系统所消耗的电量，约占世界发电总量的一半。电机驱动的负载可能占您设施能源账单的很大一部分。随着时间的推移，拥有高效的电机管理系统并利用变频器的节能机会可为您的工厂节省大量成本。
Advanced Energy 公司的电机实验室主任 Michael Lyda 在电机系统测试和管理方面有着丰富的经验，他最近向工程师们分享了如何简化电机管理实践、快速提高过程可靠性和降低能源成本的实践和技巧。
电机的理想运行条件
在理想的情况下，首先需要平衡电压。例如，如果您所在位置有三相 380V 电源， 则这些相位应平衡到至少 1% 或更好的范围内。相间电压越不平衡，对电机效率和长期可靠性的不利影响就越大。如果电机长时间在如此高的不平衡状态下运行，从长远来看肯定是要产生更多成本的。业界普遍的认知是“每 1% 的电压不平衡就会造成 7% 的电流不平衡”。当电压不平衡时，三相线中至少有一个电流可能会远远超过电机的额定值。
其次，电机应与负载对齐，以尽可能减少机械振动。这通常通过良好的轴对中来实现。拥有激光对准工具可能是您工具箱的一个很好的补充，特别是如果您在内部进行大量电机安装。否则，请验证服务提供商是否正在使用某种类型的精密对准工具。
第三，需要一个干净的电机环境。考虑到工业应用的苛刻环境，这并不总是可行的。但一般来说，只要确保电机没有污染物即可。如果电机有风扇，请保持风扇畅通无阻，以便空气可以适当地穿过电机以实现良好的冷却。如果您处于灰尘较多的区域，请经常清洁风扇叶片。当然，在执行任何类似操作之前， 请确保您的电机已断电。
第四，电机的环境温度很重要。如果电机铭牌上标明了最高环境温度，应确保应用符合规定。如果您看到环境温度始终高于电机铭牌上的额定值，则电机很可能需要对该 应用进行降额。
高效电机的优势
一般来说，与效率较低的电机相比，高效的电机将具有更多的铜和钢以及更小的风扇，尽管这只是一般而言。钢和铜的增加使电机的重量更重，更多的材料也意味着更多的钱，更高效的电机通常更昂贵。
高效的电机通常运行温度更低。人们可能会有一个常见问题，当设备上只有一个较小的冷却风扇时，如何让设备运行得更凉爽？答案之一是，由于绕组电阻较低，效率更高的电机可能会具有更低的工作电流。这意味着定子的功率损耗会更少。当然，更低的损耗也会带来更高的整体效率。
从长远来看，效率低下和功率因数低会让用户付出代价，而电机尺寸过大是整个行业的普遍问题。如果应用需要 15 马力的电机，采购人员有时可能会认为购买 20 马力的电机可能会使电机使用寿命更长，但通常情况并非如此。
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▎用于测试的大型测功机。在该图中，与测功机相连的电机是一台 200 马力的发动机。
电机故障的主要原因
来自美国电气和电子工程师协会 (IEEE) 的调查显示，51% 的电机故障来自轴承的问题。例如润滑不足或者过度润滑，错误的润滑脂，错位或角度不对中，轴承振动以及过热等。
电机故障的另外一个主要原因是定子绕组问题，大约占比 16%。其特点是短路或开路，这些可能是由反复过载和电机过热引起的，从而导致绕组出现一些问题。
电机制造质量绝对会在电机可靠性和长期寿命方面发挥重要作用。作为维修人员，您可以做任何事情，但是如果电机在出厂时出现质量问题，它仍然可能会过早出现故障。
最基本、最有用的预防性维护技术之一可能是动用您的感官。例如，及时发现电机引线和电线的零件变色，感受电机的强烈振动和外壳上的过热，闻到机器发出的异味或烧焦味，以及聆听是否有过多或异常的噪音等。
热量会“杀死”电机。是什么导致电机发热？可能的因素包括环境温度高、风扇堵塞、冷却通风口堵塞、电机过载超过额定负载等。当然，也包括电机端子的电能质量问题。典型的电能质量问题包括电压不平衡、单相、相位下降或相对接近的非线性负载，它们会导致电压和电流失真，也被称为谐波。
如何防止电机故障？
维护人员的主要目标之一是防止故障。通过适当的电机维护来限制停机时间可以减 轻压力。
首先，我们需要检查一些机械条件。即使电机在安装时对准良好，在运行过程中各种因素也会导致未对准。如果电机本身开始发出一些响亮或奇怪的噪音，请将其关闭并验证对齐。您可以使用简单的直边验证平行对齐。要检查角度偏差，您可能需要一个伸缩式量规，并不是每个人的标准工具箱中都有。
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