您的问题回答:电机和驱动器:高效电机管理的提示和工具

电机驱动系统占世界各种电力的大约一半，很可能是您设施中最大的能源用户。通过改进这些系统来降低能源成本，可以简单地具有改进的电机管理实践。

最近设备工程网络广播，可在其在线档案中提供，Michael Lyda，Motor和Drive Engineer，先进能源公司。与与会者分享他的专业知识。他讨论了如何简化电机管理实践，快速提高工艺可靠性和降低能源成本。

演讲结束后，Michael回答了观众的问题。以下是Michael的回答，由于时间的限制，他无法在网络直播中回答这些问题。

听众询问了电机的采购规范和生命周期成本分析，以及操作和维护最佳实践。还介绍了变频驱动器（VFD），包括基本操作、节能效益和潜在应用。

问:请详细介绍一下你所说的VFD的生活。

莉达：与电机寿命一样，VFD寿命取决于环境和操作条件。将VFD保持在其规格范围内的环境温度。保持通风口畅通。确保风扇正常工作。需要注意的一件事是，在VFD风扇可能循环上和关闭的运行取决于电流draw。更高的电流将导致VFD散热器升温更多，所以风扇可能不会在低负荷运行。对于您的vfd，还有一些维护最佳实践可以遵循，我建议在这些方面咨询制造商。

题：请比较感应和PMAC逆变器驱动电机的生命周期。

莉达：商用的永磁交流(PMAC)电机在这个市场上是相对较新的。虽然这些设计已经存在了很多年，但它们通常都是根据特殊订单建造的。现在许多制造商的产品目录中都有这种产品，但它们价格昂贵，交货期也很长。我们已经在实验室完成了一些PMAC电机的测试，但只是为了效率映射，而不是生命周期或可靠性。如果有测试数据，我也会对这些结果感兴趣。

问：是否有一个软件工具可以有效地计算电机消耗的实际功率？

莉达：大多数测量设备应附带某种类型的软件。我们在我们的实验室使用横冈高精度精密电源分析仪进行国家仪器数据采集硬件和LabVIEW软件。一米，我喜欢在现场用于计量和验证是一个侥幸355.它将为您提供电压，电流和功率因数。它比标准的万用表更昂贵，但是您也可以获得真实的电源数据，因为您也获取功率因数。

问:我们已经购买了一辆250马力的AHU，将配备变频器。从变频器到电机是否有最大距离?还有，我需要谐波过滤器吗?

莉达：对于这个具体的应用，我建议咨询VFD制造商。他们可以最好地建议电缆长度和所需的辅助设备，无论是线路过滤器，直流扼流圈，负载过滤器或其他。

问:交流电机和变频器之间的最大电缆距离是多少?

莉达：这都是与应用程序相关的。越短越好，因为较长的电缆长度将导致电机终端的峰值电压更高。具体情况请咨询VFD制造商。

问:“电机管理继电器”和“电机保护继电器”有什么区别?

莉达：我对这些经验有限，但我认为电机保护继电器是指电流过载继电器，只关注电流。电机管理继电器则涉及更多，可能具有监测电流和电压的功能。因此，相序、过压、欠压和电压不平衡均可通过该设备进行监测。先进能源公司在过去已经完成了两种设备的测试和研究:相位监视器和过载继电器。如果您想了解更多信息，请与我联系。

问题:计算过载是否应考虑服务因素?

莉达：服务因素意味着短期超载。如果你连续运行电机的使用系数(例如，1.15或1.25)，它可能不会像在额定负载下运行那么长时间。

问题：请说明VFD上的电机冷却风扇。在需要单独的风扇电机冷却VFD电机之前，最低速度是多少？安装VFD是否会影响电厂功率因数？

莉达：每个应用程序都需要考虑这一点。逆变器负载电机应在其铭牌上具有恒定转矩（CT）和可变转矩（VT）额定值。只要负载在这些限制范围内，就不需要额外的外部冷却。如果在这些转速/扭矩范围之外运行电机，应咨询电机制造商。安装VFD会增加系统的电容，因此，如果您目前有一个主要的电感负载（即大量的电机），那么通过添加VFD，您的功率因数可能会得到提高。如果您的主要负载是照明、其他电容源或纯电阻源，那么VFD将不会提高功率因数，甚至可能使其变得更糟。

问题：由VFD驱动的超尺寸电机也表现出低功率因数吗？

莉达：很难说。对于应用而言，尺寸过大的电机通常会表现出较低的功率因数，因为磁化电流在总电流消耗中起着较大的作用。但是，当您添加VFD时，系统的电容会大大增加，因此所有负载的功率因数都会增加。不过，我不确定到底有多少。我们真的可以使用一些测试数据来获得更好的答案。

问题:如果安装了备用电机和泵，操作备用电机和泵的最佳做法是什么?

莉达：超前-滞后过程为此很流行。如果您有冗余或备用电机/泵，您可以与主电机/泵交替使用，以确保随着时间的推移，两台机器的磨损均匀。每个电机/泵组合可以轮流作为备用，然后选择您认为合适的时间段，按周、月或其他方式。

问题：腰带驱动电机是否需要针轴承，而不是标准滚子轴承？

莉达：针轴承通常用于非常高速或非常低负载的应用。他们在汽车工业中更常见。对于皮带驱动电机，您应该使用滚子轴承而不是标准滚珠轴承。

问:有关安装可变音箱的电子噪音投诉(例如管制问题等)是否常见?

莉达：是的，这很常见。这就是为什么你应该在任何vfd到电机的连接中使用vfd专用电缆的原因。无论如何，大多数VFD制造商都建议这样做，而且这种电缆比标准电缆更贵，但你可以通过使用它们来缓解一些噪音问题。

问题：我们如何在锅炉房内降低115°F德克萨斯州环境温度+10°F的电机功率(我需要一台55°C的电机，但它们通常不可用。）

莉达：我认为，如果你运行高于额定环境，那么你应该降低电机温度上升。换句话说，如果你有一个绝缘F级电机在40℃，温升通常应该是105℃或更低。将环境温度提高到55℃将意味着温度上升应降至90℃或更低。至于降低马力输出，我不知道。我想厂家应该给您一些建议。这里还有一件事可能会起作用:如果你目前使用的是F类绝缘电机，升级到H类绝缘电机可能会给你一个更高的允许运行温度。

问题：我的实用程序正在提供不平衡的相电压（有时5％）。有关如何说服他们解决此问题的任何建议以及目前情况的成本可能在过早电机故障方面？

莉达：根据电力购买协议，公用事业应保持在更高的标准比5％不平衡（我已经审查了第2-3％）。我会直接与他们联系，发送许可专业人员仪表，并验证您设施的电压。如果他们拒绝，您需要衡量并验证自己或雇用第三方。如果您的电机在长时间的不平衡中运行，那么长期以来一直耗费资金。共同的行业谚语是“每1％电压不平衡的7％电流不平衡。”在5％的电压不平衡下，您的三相线电流中的至少一个很可能超出每个实际电机的额定金额。

问题：对于50马力的电机，空载运行时电机消耗多少能量？当电机不运行时关闭电机有意义吗？频繁重启导致的磨损情况如何？

莉达：在无负载下，50HP电机可能仍然消耗1-2KW（在非常低的功率因数）。但是，如果您有频繁重启应用程序，您可能不想完全关闭电机。这是VFD和过程控制可以真正帮助您的地方。当不需要负载时，VFD将使电机减慢停止，并且当需要时，VFD可以在没有极端浪涌电流的情况下斜坡电机（就像在线启动时发生的事情）。

问题：在电机上的软启动时，在哪一点为自己支付？基于电机马力应用软启动器是否有断点？

莉达：不确定。我认为这是设施和应用的具体情况，取决于进线变压器的大小和全厂电机启动的频率。软起动器可以是有益的，如果你所要做的是减少涌流。为了真正节约能源，请预先投入额外资金，安装（并编程）VFD。

记者:您刚才提到过大的电动机效率很低。VFD是否克服了负载匹配的低效率?

莉达：对于可变负载应用，可编程VFD以降低电机速度，同时需要较低的负载。根据亲和定律，降低机器速度可节省能源。但是，如果您从零开始，VFD和电机应尽可能匹配必要的负载，以获得最大的能效。请记住，较大的电机比较小的电机具有更高的磁化电流。例如，如果您有一个5马力的应用程序，并使用一个10马力的电机，您将无法获得50%负载时应有的效率，并且由于更高的电流消耗，您将获得更高的千瓦利用率。

问题：我们在VFD的线路侧面测量时的功率因数会是什么？

莉达：VFD通常改善系统的功率因数，因为VFD“偏移”电动机和配电线的电感电容。如果VFD正确大小，电机运行接近满载，则功率因数应高。但是，并非所有VFD都是平等的。多年来，我目睹了多个VFD，显示了较差的线路侧功率因数。

问题:vfd如何减少汽车寿命?具有特定绝缘等级的电机是否应与vfd一起使用?

莉达：vfd降低汽车寿命的方法有很多。我在演讲中提到了很多。一种方法是让马达过热。根据实验室的经验，当电机在60Hz电网功率下运行，然后在VFD上以60Hz功率运行相同的电机时，预计会有10到15°温升。我建议使用至少F类绝缘，甚至可能是H类，与vfd驱动电机。此外，确保电机是变频器负荷的。

问题：VFD制造商是否能够提供谐波配置，以模拟公用设施的谐波失真报告？

莉达：谐波将受到您设施电源的大小以及电压的影响。如果VFD制造商了解您的进入变压器的尺寸和阻抗以及精确的输入电压，则应能够提供产品的谐波含量。咨询AHRI认证的VFD制造商名单如果您想查看实际VFD产品的谐波值。

问题：关于电缆长度的“短”的定义是什么？

莉达：不幸的是，这些都是相对的。在任何情况下，越短越好。NEMA MG-1列出了dv/dt限值的建议。Dv/dt是一个更好的方法来判断VFD质量对特定的电机应用，而不仅仅是电缆长度。

问题：在VFD驱动时，您是否知道在各种负载和速度下的电机效率的良好一般数据？

莉达：虽然我们经常在实验室进行此类测试，但很难找到VFD的电机效率数据。不幸的是，大多数结果都是专有的。如果你看AHRI认证的VFD制造商名单，您将发现这些制造商为他们的电机产品提交的系统效率:

问:VFD是否可以用3个引线连接到任何三相电机?

莉达：一般来说，是的。但是，确保VFD与电机的电压、电流和频率额定值相匹配。不过，仅仅在应用程序中安装一个VFD对您并没有多大帮助。我建议在使用VFD之前，电机应为逆变器负载。使用轴接地也是一种良好的做法，且绝缘等级至少为F级。最后，安装后需要对VFD进行正确编程，以验证您是否实现了正确的过程控制和所需的节能。

问:我们发现大量的设备在从空载到满载的情况下使用多个感应电机，并且在短时间内频繁使用。测量显示可怕的功率因数，电压不规则，和不希望的谐波。适应现有控制方案和物理空间的解决方案是一个挑战。任何想法吗?

莉达：您目前正在使用VFDS吗？如果不是，这可以抵消一些功率因数和电压不规则，同时还保持各个电动机的浪涌电流。使用一个VFD来控制多个电动机或使用许多VFD和可编程逻辑控制器（PLC）都是选项。

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