在这个简短的应用笔记系列的第一部分中，我们讨论了在能源审计或其他效率计划期间电机的检查点。第一部分涵盖了基本的电机效率策略，并描述了电压和电流不平衡以及功率因数的测试和成本节约。
第二部分介绍了在定期、长期预防性维护中最好采用的检查点:
- 偏离设计的电压
- 接地和连接不良
- 绝缘电阻
本应用说明还解释了如何进行涌流测试，无论是在新的高效电机安装或故障排除新安装。
偏离设计的电压
三相感应电机的设计工作范围为铭牌上额定电压的±10%。电机运行明显高于或低于额定电压(“非设计电压”)¹)会影响它们的效率和其他操作参数。
欠压如果使用过量，会对电机造成损坏。电机上的固定机械负载需要一定的功率来完成工作。由于电机必须获得的功率大致是电压和电流的乘积，如果电压降低，电流(安培)必须增加才能做同样的功。如果电流超过电机铭牌上规定的满载值，随着时间的推移可能会发生过热和损坏。
低电压可能会导致生产停止，因为低电压的影响在启动和加速过程中会加剧。也就是说，欠压会影响电机在启动时克服负载惯性的能力，并将其加速度减慢到全速运行。通常情况下，运行速度稳定在正常水平以下，但在铭牌值的±10%以内。然而,所谓的极限转矩减少了，电机通过短暂的扭矩过载而不失速的能力较差。
过电压在满载情况下，当它在铭牌值的+ 10%范围内时，实际上提高了电机的效率。然而，在降低负载时，只要电压在铭牌值的- 10%以内，效率就会提高。由于欠压会增加电流，因此过压似乎会减少电流。事实并非如此。事实上，在显著的过电压下，电机在试图补偿过电压对绕组的影响时，会产生更多的电流。结果就是过热。
测量非设计电压从电源到电机终端，可以使用数字万用表(DMM)、钳位表和电能质量分析仪的组合来完成。如果电压异常是零星的-峰值和/或凹陷-确定其来源的最佳方法可能是连接具有波形捕获功能的电子仪表。这允许您将非设计电压事件与设施中的其他事件关联起来。然而，在使用红外测温仪或成像仪对电机进行检查时，可能会出现过高过低电压的第一个迹象。
纠正超出设计电压需要尝试以下补救措施:
- 当电压始终处于相同的过压或欠压状态时，改变主用变压器的分接设置，并调整支路或二次变压器的设置。
- 为了纠正服务入口的每日电压变化，应安装带有自动分接开关的变压器。
- 对于整个设施的电压变化，但不包括在服务入口，更换或增加现有的导体，必要时更换变压器。
- 在使用时使用电容器来校正功率因数。
潜在的节省和投资回报率
为了计算纠正偏离设计电压的操作所带来的潜在节省和ROI，您需要知道以下内容(括号内为示例值):
- 每年因电机故障而停止生产的小时数(30小时)，
- 这个过程的年收入(250万美元)，
- 每年流程运行的天数(365天/年)，
- 流程每天运行的小时数(24小时/天)，
- 矫正设备或部件的成本(7000美元);
- 纠正措施或安装的人工费用(50美元/小时)，
- 所需人数或电工等(2)，以及
- 估计工作时间(10小时)。
使用样本数，年损失收入(L＄)，则为:
l＄= 30小时x[$2,500,000(365天/年x 24小时/天)]= $8,562，
纠正措施的成本＄)将是:
C＄= 7000美元+ [2 ×(50美元/小时× 10小时)]= 8000美元。
因此，投资的回收期预计不到一年。
连接不良和接地问题
定期检查配电系统的连接不良、接地不良和接地短路将有助于提高设备性能，避免系统中断和设备过早故障。
检测连接不良，接地不良和接地短路应由有经验的电工或电力专家进行。这些情况通常可以通过目视检查松动、腐蚀或通向地面的导电路径来发现。另一种发现问题接头的方法是使用红外温度计或热成像仪检查接头是否过热。还要观察连接之间的电压下降。比较这三个阶段。如果连接之间的电压变化为2%或3%，则表明需要采取纠正措施。
修正通常可以通过定期清洗和紧固连接来完成。您也可以使用绝缘万用表检查起动器和控制触点，并测量线路和负载电路对地的绝缘电阻。后面的这些测试很重要，因为你可能会发现，只要更换电缆，你就可以让电机重新运行。
潜在的节省和投资回报(ROI)
如果您知道受影响工艺的停机成本，那么纠正错误连接、不良接地和短路接地所节省的生产成本就可以计算出来。如果不加以纠正，连接松动或腐蚀，接地不良或接地短路可能会损坏保险丝，并破坏整个生产过程。
绝缘电阻
如果在机电设备中未能发现绝缘退化，可能会导致电机故障和生产损失。最好的方法是将定期绝缘检查纳入预防性维护计划。
直接测量绝缘电阻需要经验丰富的电工或电力专家的服务，并向断电系统提供高压、低直流电信号。兆欧表和绝缘万用表都可以提供这样的测试电流和精确的电气绝缘击穿强度。在进行任何绝缘电阻测试之前，必须将任何电子控制和其他设备与被测电路隔离。一定要锁定并标记断开到电机起动器。
当电机有问题，你确定电压供应是标称的，使用兆欧表或绝缘万用表检查绝缘退化。
美国能源部建议每年两次测试电机的绕组电阻相位对相位和相位对地。²由于绝缘电阻随温度和湿度而变化，随着时间的推移，您可能需要进行多次绕组电阻测量才能获得有意义的结果。无论如何，最好随时间跟踪绝缘电阻测量，这样你就不会感到惊讶。决定什么是“好”或“坏”阅读取决于环境，但福禄克确实提供了一个雷竞技app绝缘电阻图．³
一般的指导方针
- 当差异小于25%时，设备可能仍可正常运行(漏夹正常)
- 在25-50%，大多数专业人士建议额外和更频繁的测试(使用绝缘电阻测试仪)
- 在>50%时，大多数专业人士认为这表明存在潜在的问题，尽管设备在故障前可能会继续运行一段时间。
起动器上的接地测试线和负载电路将识别起动器的接地电阻，线路电路断开，负载线到电机和起动器绕组。一般阈值:交流设备对地的安全运行不低于2兆欧姆，直流设备对地的安全运行不低于1兆欧姆。当测量起动器的负载腿之间的三相电机的电阻时，您应该看到高电阻和相之间大致等效的测量值。
测量绝缘电阻也可以在设备运行时，通过使用漏钳计来测量设备的漏电流。漏电夹，如Fluke 360，具有特殊设计的钳口，可以消雷竞技app除相邻电流导体的影响，并最大限度地减少外部磁场的影响，即使是在低电流下。泄漏电流可以作为导体绝缘效果的一个指标。高泄漏电流可能存在于绝缘电阻低或使用了带滤波器的电子设备的电路中。泄漏电流会破坏设备和装置的正常运行。与绝缘测试相比，泄漏电流测试的最大优点是能够在正常操作期间进行测量。
校正绝缘电阻如果不会对生产造成太大影响，可以通过按照NEMA标准降级电机来实现。在任何情况下，如果操作条件需要升级，应生成一个工作单，尽快将电机更换为高效电机。
潜在的节省和投资回报率
要确定绝缘退化是否值得更换电机，请尝试使用以下工具:
- 使用MotorMaster+软件。
- 计算电机额定马力(hp)、负载系数、年运行小时数、平均能源成本、被更换电机的效率和新电机的效率等级的潜在节省。(请参见本应用手册第一部分“当前不平衡”部分的计算示例。4）
回想一下，高级效率电机的效率比标准效率电机高出约1%，节省的能源通常会导致不到18个月的回收期。
侵入
如果你用高效率的型号替换了旧的电机，你可能会遇到涌流问题。当然，要更换的旧型号可能不符合规格，磨损严重，而且没有任何补偿电子设备。然而，高e模型有时会产生比其运行或稳态电流更大的初始启动电流或涌流。
虽然所有电机都有涌流，但在高效率电机中涌流更大。例如，在三相电机中，涌流通常持续约100毫秒，电流峰值在500%到1200%之间。这种浪涌虽然短暂，但会产生问题，其中最恼人的是跳闸过流保护装置(OPCD)。
涌流可以是正常运行电流的5到12倍，这取决于电机的类型。例如，如果电机的运行电流为8 a，启动电流倍增器是运行电流的5倍，那么即使断路器的额定电流为20 a，涌流测量值也应该为40 a左右。
断路器或过载单元不跳闸的原因是，这两个设备都有一个时间与电流曲线，表明在不打开电路的情况下，它们将在多长时间内通过多少电流。跳闸也可以基于温度-温度可以在连续运行期间缓慢上升，或在启动期间更快，但当达到最高温度阈值时，电路跳闸。
测量
通过测量启动时的涌流启动。使用专门为涌流设计的工具，如Fluke 337钳形仪表，它将自动同步您的测量起点与电机的起点。雷竞技app您的工具的涌流功能将在启动期间进行大量的采样测量，过滤它们，并计算实际的启动电流。
注意:不要尝试使用Min/Max来捕获涌流-最大电流可以测量功率的瞬间峰值，但涌流功能测量的是APCD测量和启动时传递给电机的相同能量。最大电流测量过去适用于旧型号，但更先进的电子设备意味着信号噪声更大，对精确的涌流测量来说太大了。
纠正侵入
如果运行电流或温度太接近断路器的连续额定值，那么电机通常会导致断路器几乎一直在启动时跳闸。由于在安装之前，断路器尺寸总是考虑涌流因素，当升级到新的更高效的电机时，可能需要将电机电路保护升级到具有可调瞬时跳闸设置的新型电机额定断路器。
笔记
- 本节中的信息也可以在源文件中找到，电机提示表#9(2008年6月)，“提高电机在非设计电压下的运行”，为能源部工业技术计划编写的能源提示-电机文件。
- ²DOE的情况说明书:“优化您的电机驱动系统。”
- ³绝缘测试指南(.pdf)
- 4电动马达(.pdf)