交流电机的效率：过去、现在和未来
虽然电动机技术于 1820 年代开始出现，但直到 50 年后才进入工业领域。此外，直到进入 20 世纪，它们才成为行业标准。然后是 20 世纪 70 年代的能源危机。
灯泡概念：效率、生产力、性能
能源危机期间，石油价格飙升了 350%，给世界经济造成了巨大破坏。提高能源效率成为业界讨论的主要话题。许多政府和大公司大力推动全面设计新的、更高效的产品——包括电动机。
效率标准
自 20 世纪 80 年代以来，管理机构和组织发布了电动机效率标准。由于北美的顶级制造商同时为加拿大和美国提供服务，因此我们下面讨论的一些标准将基于美国。加拿大工业界仍在努力达到并超越这些标准。
能源效率联盟：七个公用事业和倡导团体于 1991 年联合创建了能源效率联盟。中东欧的目标是影响国家市场、大公司和政府，鼓励人们关注能源效率并采取行动。中东欧根据需要为各个行业制定了效率计划。
1992 年 EPA 法案：第一个值得注意的电动机效率标准发布是通过美国政府颁布的1992 年能源政策法案。EPAct 为各种行业制定了效率标准，包括电动机及其使用。
NRCan：加拿大自然资源部定期发布联邦能源效率法规，设定产品的最低能源效率水平。产品必须符合这些规定才能在加拿大制造或进口到加拿大。目前，NRCan 对电动机的规定是 NEMA Premium® 标准。
NEMA：美国电气制造商协会成立于 1926 年，旨在为会员创造一个讨论和解决全行业问题的空间。他们于 2003 年 6 月发布了NEMA Premium®效率电机计划。该计划成为电动机效率的黄金标准。
EISA 2007： 2007 年《能源独立与安全法案》规定，自 2010 年 12 月起，在美国进口或销售的所有电机必须为超高效电机。
IEC： 2008年，国际电工委员会发布了新的超高效标准，以鼓励制造商继续努力实现更高效的电机设计。
为什么关注效率
首先，让我们从一些令人惊讶的统计数据开始：
电机及其驱动的设备占工业部门能源消耗总量的63%。即消耗的总能量的25%。（美国统计）
电动机的购买价格仅占其总寿命成本的3%。剩下的 97% 是电力（还有一小部分用于维护）。
北美每台电机的效率提高 1%，每年可节省高达 1.4 亿美元的成本！（美国统计）
开发并实施电机效率计划的公司通常可以节省 33% 的成本。
很明显，您出于各种原因希望提高所使用的电动机的能源效率。对于许多企业来说，节省成本的唯一基础足以做出改变。然而，减少停机时间、减少碳足迹和提高设备可靠性的好处应该会赢得其他所有人的认可。
效率损失
电动机是能量转换装置，将电能转化为机械能。能源转换很少（如果有的话）是完全有效的。总是存在某种形式的能量损失，通常是加热。
电机效率是衡量输出轴消耗功率和可用功率之间差异的指标。以下是沿途能量损失的方式：
功率损耗：定子绕组和导电转子板中的电阻产生的热量。
转子转差率：转子的转速与磁场转速之间的差值。
磁芯损耗：磁滞效应、涡流和磁饱和。
摩擦：产生热量损失的阻力。
事实证明，寻找解决这些效率损失的方案是卓有成效的；制造商不断创新并设计更高效的电机。大多数效率损失可以通过改进设计和更优质的材料来弥补。
优质高效电机
有一个品牌没有等到能源危机才开始寻找提高效率的方法。Baldor-Reliance 于 100 年前的 20 年代开始致力于提高电机效率。他们是开发提高电机可靠性新技术的行业领导者。并且是第一个推出优质高效电机的电机品牌。
Baldor 的Super -E 超高效电机诞生于 1983 年。该电机因其令人印象深刻的效率等级，成为第一个获得能源效率联盟认可的电机品牌。
被评为特级高效的电动机符合或超过 NEMA Premium® 效率标准。应该指出的是，并非所有制造商都提交其设计以获得效率评级。因此，许多电机可能不带有 NEMA Premium® 效率标志，但可能符合标准。
重载高效电机
近年来，越来越多的电动机制造商将其能效升级从通用电动机转向了重载电动机。您会在市场上发现许多重载电机。所有这些都能够应对恶劣环境、高海拔和其他极端条件，同时提供 NEMA Premium® 高效电机的效率。
超优质永磁三相电机
对超优质高效电机的追求促使制造商的设计突破了常规。每年都有越来越多更高效的电机投放市场。其中一种电机是超高效永磁三相电机。材料技术的大规模改进和逆变器兼容性的提高使这些电机在电机效率竞赛中处于领先地位，其额定值远远超过了 NEMA Premium® 效率标准。
“其中包括能量密度更高的永磁体、三相永磁电机的新电磁拓扑、低损耗电工钢板的可用性、商用现成变频驱动器 (VFD) 中改进的逆变器控制算法、改进的热性能管理材料和系统，以及逆变器半导体开关器件的性能和封装的改进。”
（来源：Advanced MotorTech LLC）
效率改进/发展
通过所有关于效率和改进的电机设计的讨论，您可能想知道电动机的改进是什么。
轴承：轴承是电机故障的首要机械原因。这种故障通常是由轴上的杂散电流引起的，可以通过将轴上的杂散电流换成绝缘轴承并安装轴接地环来缓解。失败的另一个原因是劣质润滑脂。这可能会导致摩擦和热量损失。然而，这些问题可以通过定期维护和使用适合应用的适当额定润滑脂来缓解。
润滑脂：聚脲润滑脂正在成为电动机轴承的标准。这种类型的润滑脂优于竞争对手。它对机械剪切力更耐用，并且含有更耐冲刷、防锈和腐蚀的添加剂。
铜：转子中添加了更多的铜，以提高导电性、降低工作温度、减轻重量和尺寸并延长电机的使用寿命。
绕组：绕组所用材料的等级提高了。具有更好的导电性，减少电阻引起的热损失。
钢：将叠片升级为优质钢。
更新设计：转子和定子之间的精密气隙意味着更低的阻力和更好的冷却能力。
逆变器保护：随着 VFD 的使用越来越多，电机制造商现在正在设计具有内置逆变器保护的电机，以减轻控制器的电压尖峰。
VFD： 变频驱动器在工业中的应用越来越广泛，这也就不足为奇了。VFD 通过提供所需的准确电量来帮助管理电机效率，同时从源头上缓解任何电力问题。这意味着能量损失更少，电机运行平稳可靠。
投资回收期计算器
有时很难做出购买新计划的决定，尤其是初始投资高于维持现状的计划。特级高效电机通常比标准高效电机更昂贵。这当然并不意味着它们不值得投资。
您可以使用电机效率投资回收计算器来确定您的企业的投资是否值得。投资回收计算器将告诉您需要多少个月，新型优质高效电机所节省的能源成本才能达到并超过旧标准高效电机的水平。对于某些电机来说，只需几个月即可获得回报，并持续到电机的整个使用寿命。
您准备好节省能源成本了吗？
您不必等到电机发生故障才寻找更高效的型号。改用优质高效电机可以节省成本，从而节省电力成本，因此现在就值得进行改用。
概括
救还是不救？能源效率不仅仅是一个流行词；而是一个概念。这是一项可以直接影响您的利润的举措。利用技术和电机设计的进步来节省更多资金、减少停机时间并提高贵重设备的可靠性。