2011年，我写了一个关于交流电机和电机效率的五部分系列文章。本专栏将更详细地讨论效率的影响。
效率定义了电机将电能转化为机械能的程度。如果一台电机的效率是100%，那么产生1马力只需要746瓦。如果它的效率降低到50%，就需要1492瓦才能产生同样的输出。不幸的是，物理学不允许任何机器达到100%的效率，但较大的电机可以达到96%的效率。即使是1马力的马达也能超过80%。
多余的瓦到哪里去了?最大的单次损耗(30%)是定子电阻损耗(定子I2R)。如果给定电机马力的定子导线尺寸增大，则电阻损失减小。
第二大损失(20%)是转子阻力损失(转子I2R)。较大的转子棒将降低阻力，因此，减少这些损失。高效电机比低效率型号更贵的一个原因是定子中铜的增加和新的转子设计允许更大的转子棒。
第三大损失(19%)是核心损失。磁芯损耗由磁滞和涡流组成，是定子和转子钢板中不断变化的磁场造成的。使用更高质量的钢材可以减少迟滞损耗，而使用更薄和更好的绝缘层板可以减少涡流损耗。延长叠层层也将减少核心损失，减少通量密度在堆叠。这些改进增加了优质高效电机的成本。
第四大损失(18%)是杂散负载损失。这些损失通常随着电机负载的增加而增加，并且可以通过适当的电机设计来减少。
排在最后的是摩擦和风蚀损失(13%)。摩擦是由滚珠或滚子轴承中的摩擦引起的，几乎不能做什么来提高轴承效率。风阻是旋转转子和内部或外部冷却风扇产生的阻力的组合。风扇的尺寸是为了满足电机的冷却要求，在尽可能低的能量需求。
铭牌与实际效率
电机的满载效率可以高于或低于铭牌效率。铭牌上显示的效率为“标称”效率。公称效率是指同一设计的大量电机的平均效率。一台50马力、1800转的电机上的铭牌显示了一些经过测试的电机的平均效率。任何单个电机的实际效率都可能高于或低于其铭牌上的效率。然而，组中的任何电机都必须满足最小效率。这台50马力、1800转/分的发动机的铭牌显示其标称效率为94.5%。它可以更高，但它保证的最低效率是93.6%。这可能是一个问题，如果工程规格要求在工厂进行电机测试，并且它在其铭牌等级下执行。
图1。电机效率与负载满载与部分负载效率
许多人认为电机在满载运行时将达到最大效率。实际上，几乎所有NEMA电机的最大效率都在满载的65%到80%之间(见图1)。这个最大效率通常比满载效率高整整一个百分点。将电机设定在满载的80%左右运行可以降低工作温度，并在不降低效率的情况下增加其绝缘寿命。它还允许高于正常环境温度，电压下降和小比例的相位不平衡。
EPACT和EISA的效果
1992年出台的《能源政策法案》(EPACT)规定t型框架电机的最低效率(EPACT效率)为1至200马力，转速为1200转/分钟至3600转/分钟。这些效率在美国电气制造商协会(NEMA) MG1中详细描述，表12-11。这条定律不适用于低速电机、250马力以上的电机和一些“通用”设计。此外，这项任务直到1997年10月才得以执行。高级(更高)效率的电机可从一些制造商，但他们不是必需的。
2010年，《能源独立与安全法案》(EISA)取代了EPAC。该法规规定，所有工作在1200转/分至3600转/分的1至200马力的t型框架电机必须满足NEMA MG1中详细规定的高级效率，表12-12。500马力和900转以下的EPACT豁免通用电机现在必须满足NEMA MG1，表12-11中概述的EPACT效率。许多200马力或更大的t型框架电机已经满足表12-12所示的效率。在EPACT之前，一台10马力、1200转的电机的典型效率约为87.5%。EPACT提高到90.2%，EISA提高到91.7%。
更高的电机效率是好的，因为电力成本将继续增加。然而，如果泵在最佳效率点(BEP)流量下工作，效率更高的电机几乎没有影响。BETVICTOR体育官网记住，泵和电机的总效率是它们各自效率的乘积。离心泵应始终在尽可能靠近BEP的地方工作。
更高的效率与电机速度
四极电机的同步转速为1800转/分。这是磁场围绕定子旋转的速度。转子的实际转速(滑移速度)总是较小的。实际滑移速度取决于设计。由于高效率电机的设计特点，它们的滑移速度将高于EISA之前生产的大多数电机。通常，这不是问题，但在某些应用程序中，应该考虑这一点。例如，如果一台泵在工厂中以1725转/分的速度进行测试，而它的运行速度为1760转/分，那么转速增加仅为2%。然而，由于马力随速度变化的立方而变化，它可以增加6%。滑移速度对终端电压也很敏感。它随电压的增加而增加，随电压的下降而减少。
最后需要注意的是，三相电压不平衡会降低绝缘寿命和电机效率。仅2%的不平衡就会减少50%的使用寿命和2%的效率。检测电压不平衡，找出原因并加以修复是很重要的。否则，您可能无法从改进的铭牌效率中获益。