摘要：就交流异步电动机的使用现状看，使用过程中的电能消耗较大，使用效率较低。如何降低能耗，提高交流电动机的使用效率，是目前该领域亟须解决的难点之一。文章从交流电动机的使用特点着手，从技术层面分析交流电动机效率的提高策略，希望为行业发展提供借鉴。
关键词：交流电动机；效率；提高；策略
1 引言
目前，很多领域内都普及了电动机的使用，然而其使用呈现了不同的特点。而就全世界发动机的耗电量来看，我国目前排行仍居高不下。如何针对交流电动机的不同特点采取不同的方式降低耗电量，不仅解决了能源消耗的问题，也从一定程度上响应了“绿色发展”的号召[1]。
2 交流异步电动机运行管理的问题
2.1 电机轴承外小盖与滚动轴承之间的轴向间隙过小或偏心
卧式小型电动机两端均采用球轴承。电机转子在电动机使用过程中，散热较慢，产生的热量使转子温度高于定子温度，所以转子的伸长量一定程度上高于转子。轴承端盖与轴承外圈之间，轴向应保持适当的活动间距，太过紧密，轴向过大产生的热伸长会引起轴承受轴向力而产生更多的热量。对于这种问题，解决目标是保证端轴承外盖与轴承外圈之间有足够的活动间隙，措施是将前侧轴或后侧轴承端盖轴向车去一点，在轴承盖与端盖之间加波形弹簧垫。电机两侧端盖安装如果没有完全贴合或者考验，滚动体会偏离正常轨道旋转，产生热量，这种情况下，需要停止运作，重新将电机两侧端盖装平，是滚动体回到正轨，用螺栓固定[2]。
2.2 振动问题
电机振动值过大会使电机效率降低；使轴承的磨损加快，令轴承的使用寿命变短；振动力会使绝缘间隙逐渐扩大，令外界杂质、粉尘和潮气入侵其中，会导致绝缘电阻阻值下降，以及泄露电流增大，甚至会造成绝缘击穿等重大事故。另外，电机产生振动，又容易使冷却器水管振裂，焊接点振开，同时会造成负载机械的损伤，降低各零部件配合精度，会使所有受到振动的部分产生疲劳，会造成地脚螺栓松动或者断裂，有碳刷滑环的会造成碳刷和滑环的异常磨损，严重时会出现刷火而烧毁集电环绝缘。
2.3 电气故障
定子和转子是异步电动机的主要结构。而定子又可以进一步细分为铁心和绕组，绕组是电动机的核心组成，很多电气故障都是在绕组上出现的。例如断路，短路，绝缘不佳等等；异步电动机常见的电气故障包括由于内部原因造成的故障，例如电动机开关和触点发生氧化，电动机内部线圈出现短路，连接部件受到腐蚀等；外部原因包括，电机外部条件导致的故障，电动机长期工作，负载过重等；人为原因主要是用户不按规范操作，自己乱拆，乱改造等造成。
3 交流电动机效率的提高策略
3.1 电动机材料机构的选择
电动机材料机构的选择主要是由固定损耗和可变损耗等情况来决定的。其中起到关键作用的是电动机的定子。它在降低能耗方面具有重要且不可替代的作用。此外，对铁芯材料的选择也要视情况而定。这主要由电动机的功率决定。功率大就意味着能耗多，掌握了这一点，就可以更换其铁芯的材质，从而达到降损的目的。除了功率以外，另一个决定铁芯材料的选择的是励磁电流。这个主要运用于磁感应相关行业中。这种措施也有一个弊端，就是铁芯材质的问题，目前使用较多的是普通硅钢片铁芯，不过鉴于交流电动机的特征和不同类型，这种铁芯难以满足，使用率较低[3]。
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3.2 采用良好的电机装配工艺和保护检测技术
电机在运转使用的过程中，轴承自身会因为轴向电磁的原因发生偏移，这个时候电机会发生频率较低的嗡嗡声，因此，需要施加一个对轴承外圈预加的轴向压力，消除噪声，采取的方法是在轴承外侧加波形垫圈，保证轴承游隙正常。对电机气隙磁场进行电机偏心检测，实时监测电机磨损情况，通过观察电机偏心变化趋势，尽早发现轴承磨损和轴承偏离正常轨道等故障隐患，避免扫膛事故发生。
3.3 定子绕组短路
定子绕组短路也是异步电动机常见故障之一。发生的明显现象是线圈的导线出现绝缘损坏，使线匝相通，通过电动机的电流过大，线圈发热，如果只有几匝出现短路，那么电动机还可以继续运转，但是这个时候的电流过大，那么三相电流不平衡情况出现，起动力矩明显降低，一旦短路的匝数超过限值，那么电动机会直接烧坏，无法正常启动。外部观察法，手感温升法，万用表检查法等是常用检查方法。直接观察法就是将电机拆开，然后观察定子绕组的颜色，如果故障在此处发生，那么短路位置有黑色烧焦的痕迹，同时颜色比较深，用手触摸，发现绝缘漆变的非常脆，甚至出现明显碳化；手感温升法，由于绕组短路故障出现后，肯定会有大量的热散发出来，可以用手感温升判断，首先让电机空载运行，控制在10分钟左右为宜，然后断开电，将电机拆开，将其中的转子取出来，用手触摸绕组，一旦发现某位置温度明显高那么说明此处发生短路[4]。
3.4 降低机械损耗
对交流电动机的使用来说，机械损耗是常见的，也是难以避免的，其主要包括三种形式，主要是由不同部位的摩擦引起的。此外，还与通风等外部因素有关。目前来看，对交流电动机而言，应用比较广的降低机械损耗的方法主要是通过通风及风扇的形式实现。然而，具体采用什么样的方法还要视情况而定。这主要取决于气流与叶片接触的位置关系以及叶片本身的质量。为了尽力保证这一方法的有效性，要更加注意对风扇的选择。一般可以尝试选择那些机座比较大的，或者后倾的。另外，还要确保通风结构的设计具有一定的科学性和实效性。而对零部件的选择来说，要注意轴承等部件的选择。经过全方位的考虑和配合，可以大幅度地降低损耗，达到预期效果。
3.5 变频调速系统控制
在当前变频电源中，主要有两种脉冲宽度调制技术可供使用，开关点预置控制方式及SPWM方案，两种技术各有自身存在的优势与不足，就开关点预置控制方式而言，起源较早，并且在发展的过程中不断得到优化，其具有损耗小、频率低的优点，在电压利用率上也占有一定的优势，并得到了长足的研究，被人们所熟知，但是发展到至今开关点预置控制方式依然没有在实际操作中进行运用，其对于计算高效准时在现有的设备条件下还是具有一定实现难度，因而使得其在实际运用中受阻，采用离线控制的方式，在无需调节电源的情况下还是可以使用的。另外一直能够技术SPWM方案虽然具有开关损耗大的缺点，但是其可以通过调节开关频率来实现低次谐波的减少，改变脉冲宽度使得输出电压得到调节[5]。
4 结束语
交流电动机的使用是极其复杂的，其自身能耗的降低是拥有一套完整的体系。除了整体系统的设计外，还要考虑到各个部件的选择和使用，另外还有电路问题。想最大程度地发挥交流电动机的功效，必须切实研究降低其能耗的具体有效路径，切实实现“绿色发展”，降低成本，提高收益。
参考文献：
[1] 黄欣宇,曾立英,苏邦伟.低压交流异步电机电气故障分析与诊断方法研究[J].内燃机与配件,2018(19):134-135.
[2] 孙晋志.交流高压异步电动机故障实例分析与预防[J].机电信息,2018(27):29-30.
[3] 刘智勇.交流异步电动机故障综合诊断方法研究[J].自动化应用,2018(07):124-125.
[4] 李林海.交流异步电动机在煤矿的应用研究[J].能源与节能,2018(07):183-184.
[5] 艾国.交流异步电动机变频调速自动控制技术探究[J].自动化与仪器仪表,2018(05):68-71.
论文作者:刘建新
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：轴承论文; 电机论文; 电动机论文; 绕组论文; 定子论文; 故障论文; 转子论文; 《电力设备》2019年第22期论文;