电机、驱动器

您的问题回答了:电机和驱动器:高效电机管理的提示和工具

网络广播主持人有关电机管理提示和工具的其他问题。

由迈克尔·莉达 2021年1月28日,
图片提供:高级能源

电机驱动系统约占世界发电总量的一半,可能是你工厂最大的能源使用者。通过改进这些系统来降低能源成本,可以通过改进汽车管理实践来实现。

在最近的一次yabo888vip网络广播,可在其在线档案迈克尔·利达,电机和驱动工程师,高级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,迅速提高工艺可靠性和降低能源成本。

演讲结束后,Michael回答了观众提出的问题。以下是迈克尔的回答,由于时间限制,他无法在网络直播中回答。

观众询问了电动机的购买规范和生命周期成本分析,以及操作和维护最佳实践。还覆盖了可变频率驱动器(VFDS),包括基本操作,能源效率益处和潜在应用。

问:请详细说明一下你所说的VFD的生命。

莉达:像电机寿命一样,变频器的寿命取决于环境和操作条件。保持变频器的环境温度在其规格范围内。保持散热口畅通。确保风扇正常工作。在VFD风扇上需要注意的一件事是,它可能在运行中依赖于电流牵引循环开和关。较高的电流将导致VFD散热片升温更多,因此风扇可能不会在较低的负载下运行。对于vfd,还有一些维护最佳实践需要遵循,我建议咨询制造商。

问题:请比较感应电机和PMAC逆变器驱动电机的寿命。

莉达:可商购的永磁交流电流(PMAC)电机在该市场上相对较新。虽然设计已经存在多年,但它们通常仅由特殊订单构建。许多制造商这些天将在他们的目录中拥有它们,但它们可能是非常昂贵的并且具有很长的交货时间。我们在一些PMAC电机上完成了在我们的实验室进行了测试,但仅用于效率映射而不是生命周期或可靠性。如果测试数据在那里,我也会对这些结果感兴趣。

问题:是否有一种软件工具,可有效地覆盖电机消耗的实际功率?

莉达:大多数测量设备都应该附带某种类型的软件。实验室采用横河高精度精密功率分析仪,配以国家仪器公司的数据采集硬件和LabVIEW软件。我在现场喜欢用的一种仪表是Fluke 355。它会给你电压,电流和功率因数。它比一个标准的万用表贵,但是你可以得到真正的功率数据,因为你也要获得功率因数。

问:我们已经获得了一个250马力的AHU,它将配备VFD。变频器与电机之间是否有最大距离?还有,我需要用滤波器来过滤谐波吗?

莉达:对于这种特定的应用,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,无论是线滤波器,直流扼流圈,负载滤波器或其他。

图1所示。高级能源公司的典型客户证人测试。客户在实验室见证测试,多位工程师参与其中。图片提供:高级能源

图1所示。高级能源公司的典型客户证人测试。客户在实验室见证测试,多位工程师参与其中。图片提供:高级能源

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,因为电缆长度越长,电机端子的峰值电压越高。根据具体情况咨询VFD制造商。

问题:“电机管理继电器”与“电机保护继电器”之间有什么差异?

莉达:我在这些方面的经验有限,但我认为电机保护继电器指的是只关注电流的电流过载继电器。电机管理继电器涉及较多,可能具有监测电流和电压的能力。这样,相序、过压、欠压和电压不平衡都可以通过这种设备进行监测。先进能源公司过去已经完成了对这两种设备的测试和研究:相位监视器和过载继电器。如果您需要更多的信息,请与我联系。

问:计算过载时是否需要考虑服务因素?

莉达:服务系数指的是短期超载。如果你以其使用系数(例如,1.15或1.25)连续运行电动机,它不太可能像在额定负载下运行那么长时间。

问题:请联系VFDs上的电机冷却风扇。在需要单独的风扇电机来冷却变频电机之前,最低转速是多少?安装VFDs是否影响工厂的功率因数?

莉达:每次申请都需要查看这一切。逆变器造算电动机应具有恒定的扭矩(CT)和可变扭矩(VT)在其铭牌上的额定值。只要您的负载在这些限制内,不应需要额外的外部冷却。如果在这些速度/扭矩范围外操作电机,则应咨询电机制造商。安装VFDS将电容添加到系统,因此如果您当刻的主要感应负载(即,很多电机),则可以通过添加VFD来改进您的功率因数。如果您的主要负载是照明,其他电容源或纯电阻源,那么VFD不会提高功率因数,甚至可能更糟糕。

图2。用于测试的大型测力计。它的额定功率高达300马力输出在1800转/分。这张照片中与测力计相连的电动机是一台200马力的发动机。图片提供:高级能源

图2。用于测试的大型测力计。它的额定功率高达300马力输出在1800转/分。这张照片中与测力计相连的电动机是一台200马力的发动机。图片提供:高级能源

问:一个超大尺寸的电机,由变频驱动,也表现出低功率因素?

莉达:艰难的说。由于励磁电流在总电流中所起的作用更大,一个过大的应用电机通常会表现出较低的功率因数。然而,当添加VFD时,系统的电容将大大增加,因此功率因数将在所有负载之间增加。但我不确定是多少。我们真的需要一些测试数据来得到更好的答案。

问:如果安装了冗余电机和泵,运行备用电机/泵的最佳实践是什么?

莉达:因此,领先滞后过程很受欢迎。如果您有一个冗余或备用的电机/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均匀磨损。每个电机/泵组合可以轮流作为备用,然后选择任何您认为适用的时间段,按周、月或其他方式。

问:皮带驱动电机需要滚针轴承,而不是标准滚子轴承?

莉达:滚针轴承通常用于非常高速或非常低负载的应用。它们在汽车工业中更为常见。对于皮带驱动的电机,你应该使用滚子轴承,而不是标准的滚珠轴承。

问题:是否典型,看看与部署VFDS的电噪声(例如,控制等问题)的投诉?

莉达:是的,这可能很常见。这是您应该使用VFD特定电缆的任何一个原因,以便任何VFD到电机连接。大多数VFD制造商反正推荐这一点,电缆比标准标准贵,但您可以使用它们来减轻一些噪声问题。

图3。虽然许多感应电机可能类似,但质量将决定可靠性和生命周期。电机成品检验分析对电机成品的质量进行分析,并提出改进建议。图片提供:高级能源

图3。虽然许多感应电机可能类似,但质量将决定可靠性和生命周期。电机成品检验分析对电机成品的质量进行分析,并提出改进建议。图片提供:高级能源

问题:如何在锅炉室内达到115°F德克萨斯州环境温度+ 10°F的电机?(我需要一个55°C电机,但它们通常不可用。)

莉达:我认为如果你运行在额定环境之上,那么你应该降低电机的温升。换句话说,如果你有一个绝缘等级为F的电机在40℃,温升通常应该是105℃或更少。将环境温度提高到55℃意味着气温上升幅度应降至90℃或更低。至于降低马力输出,我不知道。我想厂商应该就这方面给您一些建议。还有一件事可能会起作用:如果你目前使用的是F级绝缘电机,升级为H级绝缘电机可能会给你更高的允许运行温度。

问:我的公用事业是提供不平衡相电压(5%的时候)。关于如何说服他们解决这个问题,有什么建议吗?现在的情况的成本是多少,就过早的马达故障而言?

莉达:根据电力购买协议,公用事业公司应遵守高于5%的不平衡标准(我看过的大多数情况是2-3%)。我将直接与他们联系,派遣一名有执照的专业人员到您的工厂测量和验证电压。如果他们拒绝,你将需要测量和验证自己或雇用第三方。如果你的发动机在这个高不平衡运行很长一段时间,从长远来看,这肯定是在花钱。一个常见的行业格言是“7%的电流不平衡,每1%的电压不平衡。”"在5%的电压不平衡,很可能至少有一个三相线路电流远远超过额定的数量,在每个实际电机。

问题:对于50HP电机,电机在运行不加载时会消耗多少能量?在不运行时关闭电机是否有意义?常常重启的佩戴呢?

莉达:在空载时,一台50马力的电机仍将消耗1-2kW(在非常低的功率因数下)。但是,如果您经常使用重启应用程序,您可能不希望完全关闭电机。这就是VFD和过程控制可以真正帮助你的地方。当负载是不需要的,变频器将减慢电机停止,当它是需要的,变频器可以斜坡电机没有一个极端的涌流(像什么发生在线起动)。

问:在什么情况下,汽车的轻启动会带来回报?是否有一个断点应用软起动器基于电机马力?

莉达:没有把握。我认为这是设施和应用程序特定的,具体取决于传入的变压器尺寸和电机频率开始植物。如果您尝试的所有尝试,软启动器可能是有益的,这是减少浪涌电流。为了真实节能,将额外的资本提升,并安装(和程序)VFD。

图4。当电网供电给电动机时,可以看到一个干净的正弦波。一旦在电路中加入一个变频驱动器(VFD), VFD的电容性会导致系统中的电压和电流谐波。这是一个波形,在VFD输入端子与一个满载电机连接到VFD输出(大小未知)。图片提供:高级能源

图4。当电网供电给电动机时,可以看到一个干净的正弦波。一旦在电路中加入一个变频驱动器(VFD), VFD的电容性会导致系统中的电压和电流谐波。这是一个波形,在VFD输入端子与一个满载电机连接到VFD输出(大小未知)。图片提供:高级能源

问题:您提到过大的电动机效率低下。VFD是否克服了负载匹配的效率效率?

莉达:对于可变负载应用,变频可编程来降低电机的速度,而较低的负载是必需的。降低机器的速度,根据亲和定律提供节能。然而,如果你从头开始,变频器和电机应该匹配必要的负载,尽可能接近最大的能源效率。记住,一个较大的电动机比一个较小的电动机有更高的磁化电流。例如,如果你有一个5马力的应用程序和使用一个10马力的电机,你没有得到效率,你应该在只有50%的负载,你得到更高的千瓦使用由于更高的电流抽。

问:当我们测量VFD的线侧时,功率因数是多少?

莉达:VFD通常提高系统的功率因数,因为VFD的电容“偏移”了电机和配电线路的电感。如果变频器尺寸合适,电机运行接近满负荷,功率因数应该很高。然而,并不是所有的vfd都是一样的。多年来我见过多台VFDs线路侧功率因数较差。

问题:VFDS如何降低电机寿命?是否应该与VFDS一起使用具有特定绝缘类的电机?

莉达:VFDs降低电机寿命的方式有很多。我在报告中提到了不少。一种方法是让发动机过热。根据实验室的经验,在60Hz电网功率下运行一台电机,然后在VFD上以60Hz运行同一台电机,预计温度会上升10 ~ 15°。我建议使用至少F类绝缘,甚至H类,与vfd驱动的电机。同时,确保电机是逆变的。

问题:VFD制造商是否能够提供谐波配置来模拟实用程序的谐波失真报告?

莉达:谐波将受到你的设备电源的大小以及你的输入电压的很大影响。如果VFD制造商知道你的输入变压器的尺寸和阻抗和你的精确输入电压,他们应该能够提供他们产品的谐波含量。查阅AHRI认证名单的VFD制造商如果你想看到谐波值提交实际的VFD产品。

问:关于电缆长度,“短”的定义是什么?

莉达:不幸的是,这都是相对的。在任何情况下,越短越好。NEMA MG-1列出了dv/dt限制的建议。对于特定的电机应用来说,Dv/dt是一种比电缆长度更好的判断VFD质量的方法。

问:你知道变频器在不同负载和速度下的电机效率的通用数据吗?

莉达:虽然我们经常在实验室中进行这类测试,但VFD的电机效率数据很难找到。不幸的是,大多数结果都是专有的。如果你看一下AHRI认证名单的VFD制造商,您将发现这些制造商已为其产品提交的系统效率:

问:变频器可以连接到任何三相电机与3引线?

莉达:一般来说,是的。但是,确保VFD匹配电机的电压,电流和频率额定值。虽然将VFD安装到应用程序中,但对您没有多大。在使用VFD之前,我会建议电机应该是逆变器义务。使用轴接地并至少具有F类绝缘额定值也是良好做法。最后,在安装后需要正确编程VFD,以验证您是否正在实现适当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动机,在短时间内频繁地应用。测量显示了可怕的功率因数,电压不规则,和不期望的谐波。如何在现有的控制方案和物理空间中找到合适的解决方案是一个挑战。任何想法吗?

莉达:你目前正在使用vfd吗?如果没有,这可以抵消一些功率因数和电压不正常,同时也保持单个电机的涌流较低。使用一个VFD来控制多个电机或使用多个VFD和可编程逻辑控制器(PLC)都是选择。

Advanced Energy全年提供培训。我们与电力公用事业、政府和各种各样的私人机构合作,涉及住宅、商业和工业、太阳能、电机和驱动器以及电力运输市场。我们的定制服务包括研究、测试、培训、咨询和方案设计。如需了解即将到来的培训,请将您的电子邮件地址发给我,我将把您加入我们的通讯列表。


迈克尔·莉达
作者简介:Michael Lyda,高级能源公司的电机和驱动工程师。