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The ATPOL III is an electric motor condition monitoring device by ALL-TEST Pro.
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利用 ESA 提高机电可靠性

Figure 1. Common motor faults (CF = center frequency, RS = operating speed, LF = line frequency) Electrical Characteristic Analysis (ESA) is a predictive maintenance (PdM) technique that uses the motor’s supply voltage and operating current to identify existing and emerging faults throughout the motor system. These measurements [...]

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消除电压不平衡

电压不平衡会降低三相电机的性能,缩短其使用寿命。 电机终端的电压不平衡会导致电流不平衡,而电流不平衡与电压不平衡不成比例。 不平衡电流会导致转矩脉动、振动和机械应力增加、损耗增加导致效率降低以及电机过热,从而缩短绕组绝缘寿命。 美国电气制造商协会 (NEMA) 对电压不平衡百分比的定义是:线路电压与三相系统平均电压最大偏差绝对值的 100 倍除以平均电压。 例如,如果测得的线路电压分别为 462 伏、463 伏和 455 伏,则平均值为 460 伏。 电压不平衡度为 (460 – 455) /460 x 100 = 1.1% 建议电机终端的电压不平衡度不超过 1%。 根据 NEMA MG-1-2011 图 20-2,不平衡度超过 1%,则需要降低电机功率,并且大多数制造商的保修将失效。 电压不平衡的常见原因包括 – 功率因数校正设备运行故障 – 不平衡或不稳定的电力供应 – 不平衡变压器组为过大的三相负载供电 – 同一电力系统中分布不均的单相负载 – 不明单相接地故障 – 配电系统初级电路开路   下表 1 列出了一台每分钟 1,800 转 (RPM) 、100 马力 (hp) 电机的效率与电压不平衡和电机负载的函数关系。 在所有负载条件下,都能观察到电机效率随电压不平衡度增加而降低的总体趋势。 电压不平衡可能是导致电机过热和过早故障的主要电能质量问题。 [...]

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机器监控以及 ESA 技术如何提升工厂可靠性

作者:William Kruger,ALL-TEST Pro威廉-克鲁格,ALL-TEST Pro 全球有超过 3 亿台电机用于基础设施、大型建筑和工业。 这些电机的耗电量约占工业耗电量的 2/3。 工厂的几乎所有区域都需要用电,以提供驱动力来操作生产产品的设备或提供工厂设备所要提供的服务。 电力是一种独特的产品,因为它需要持续流动,无法方便地储存,而且在使用前通常不会进行检查。 大多数人认为,电力可靠性的终点是成功地将电力输送到发电厂,如果打开开关或按下按钮后,灯亮了或电机启动了,那么电力就是可靠的。 但在很多情况下,电机系统的供电质量可能是导致故障或失灵的原因。 低 “电能质量 “的结果通常是长期的,而且往往被忽视为问题的根源或促成因素。 了解输入电源的质量、电机的机械和电气状况以及驱动器的机械状况,对所有设备保持正常运行时间和节约成本都非常重要。 为此,工厂实施了测试、状态监测或预测性维护计划 PdM。 许多检测仪器都能提供测量结果、图表和报告,它们能对电机状况发出警告和提示,而不是给出答案。 通过在设备运行时提供快速、可靠的答案,ESA 技术可为您提供有关电机、驱动器和电力健康状况的答案。 电机电路分析 MCA 可提供断电状态下电机绕组和接地绝缘系统的可靠健康状况。 有些机器是连续运行的。 为了对设备进行评估,工业界在工厂中实施了预测性维护计划,以便在设备故障导致昂贵的设备停机或灾难性故障之前发现它们。 因此,这就需要能够在设备运行时对其进行测试的技术。 机械振动分析 (MVA)、热成像、超声波等 PdM 技术都提供了一些有价值的信息,可以在设备运行时识别出工厂配电或旋转设备中的特定故障。 然而,并非所有的 PdM 计划都是一样的,最有效的计划会认识到多种技术的必要性。 最有效的预测性维护计划包括以下三个阶段 1) 检测、 2) 分析,以及 3) 更正。 预测性维护检测阶段: 1) 尽快扫描尽可能多的机器 2) 找出尽可能多的潜在问题 3) 提供尽可能多的诊断信息 在检测阶段之后的分析阶段确定了健康状况出现任何恶化的设备。 在这一阶段,可能需要使用相同的技术或在某些情况下使用其他技术进行更多更详细的测试,以确定机器内的条件发生了哪些变化或出现了哪些故障。 在某些技术中,初始检测过程可能会提供一些异常原因的指示。 因此,检测和分析之间始终存在着一条微妙的界限,这就是最佳的 PdM 技术。 纠正阶段则是针对发现的故障制定行动计划。 [...]

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利用 ESA 和 MCA™ 技术降低成本

Managing rotating equipment Globally, over 300 million motors are used in infrastructure, large buildings, and industry. These motors account for approximately two-thirds of industrial electricity consumption. Almost every area of ​​a factory requires electricity to power equipment that produces products or to provide the services that factory equipment [...]

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如何使用去电测试法完全测试3相交流感应电机

人们在进行电机电感测试时,经常使用不能准确评估整体情况的方法。 不充分的测试会导致过早的设备更换,不良的成本分析和其他负面结果。 使用ALL-TEST Pro专有的电机电路分析(MCA™)设备进行的去能源化电机测试可以使测试更加准确、可操作性强和简单明了。 本文将告诉你如何测试三相交流电机,并解释为什么MCA™方法更全面。   传统的测试方法是如何工作的? 在我们介绍如何用现代测试程序测试三相电机之前,我们将回顾一下为什么传统的测试方法使用绝缘电阻对地表和万用表通常是不够的。 这些工具忽略了电机的特定部分,不一定能帮助你判断三相电机是否坏了。 对地绝缘电阻测量仪 证据表明,只有大约17%的定子电气故障发生在线圈和电机框架之间或直接对地短路,而大约83%的故障发生在绕组绝缘上。 由于IRG测试忽略了绕组的绝缘,所以它只适用于一小部分故障。 它也不评估地墙保温的整体状况,只评估其最薄弱的地方。 IRG仪表建议使用过时的极化指数来确定GWI储存电荷的能力。 这些基于老式保温材料类型的准则,对于较新的保温系统可能是无效的。 测量IRG的目的不是为了确定绝缘的状况,而是为了验证三相电动机是否可以安全通电。 额外的测量,如耗散系数和对地电容,可以更全面地显示GWI的整体状况。 万用表 万用表测量特定电机引线之间的电路电阻。 理论上,如果导体周围的绝缘层破裂(如绕组短路),被短路的线圈的电阻将低于其他线圈,在相位之间产生电阻不平衡。 将电阻作为绕组绝缘劣化的指标的问题在于电学的基本定律,即电流走最小阻力的路径。 在电流能够绕过线圈中的一个或多个匝数之前,线圈之间的绝缘电阻需要低于被短路的匝数的导体的电阻。 这些数值可能是毫欧,通常在绕组之间的绝缘完全消失之前是无法测量的。 万用表的另一个问题是,绝缘体有一个负温度系数。 随着温度的升高,电阻会降低,有可能降低到一个足够低的值,以至于电流会在线圈周围短路。 如果你在电机停机后进行测量,绕组和绝缘层的温度已经下降,允许绝缘层的电阻增加到足以使电流遵循其通常的路径,并在各相之间呈现平衡的测量。   绝缘材料是如何分解的? 评估一个三相电机的状况有赖于对绝缘破坏的早期指示。 为了做到这一点,MCA™使用低压交流信号来锻炼绕组绝缘系统,以确定绕组绝缘何时开始发生化学变化,而这种变化是在绝缘开始退化时发生的。 所有物质都由分子和原子组成。 原子像乐高®积木一样工作,利用化学键形成分子。 这些键发生在原子的最外层壳(价)。 绝缘材料有非常紧密的价电子结合。 导电材料的价壳内有松散的结合电子。 热量可以改变绝缘材料的化学构成,使导体周围的绝缘材料变得更有导电性,并在绝缘材料中形成路径。 这些路径在导体之间形成短路。 根据 阿伦纽斯方程 ,温度每升高10摄氏度,这些化学反应就会加倍。 绝缘材料不会瞬间失效。 所有的电气绝缘材料都是介电的,随着时间的推移,其化学组成会发生变化,但这些反应会加速老化。 热量导致反应速度增加,这相应地加速了变质速度。 当这种情况发生时,绝缘层开始分阶段失效。 当绝缘体受到压力时,它就会变得更有导电性、电阻性和电容性。 断层区的温度开始上升,绝缘层形成碳化路径。 在早期阶段,没有电流流过绝缘体。 阻力随着绝缘层的退化而继续下降。 自感和电容可能会下降,电机可能会开始间歇性地跳闸,但在绝缘体冷却后成功运行。 继续运行将使断层区的温度随着断层的恶化而继续上升。 最后,绝缘性能下降,直到电流流过故障区。 这种现象可能导致绕组绝缘完全破裂,使绕组汽化。 在这一点上,线圈的电感和绕组电阻发生了变化。 什么是常见的转子故障? 一些(EPRI称10%)大型三相交流感应电机由于转子问题而失效。 这些问题在传统的电机测试方法中是无法检测到的,或者需要耗时的诊断和复杂的测试仪器。 下面是一些典型的转子故障。 铸造空隙 当在鼠笼式转子的电气部分的转子条或端环中形成汽泡时,就会出现铸造空隙。 它们增加了一个或多个棒的阻力。 转子棒形成平行电路。 基本电学理论指出,并联电路中每条腿的电压是相同的。 转子棒上的铸造空隙会增加转子棒的阻力,从而导致电流(通过有故障的棒)减少,而且会增加通过相邻棒的电流。 通过这些相邻转子棒的电流增加,导致这些转子棒的额外加热。 额外的热量导致受影响的棒材热膨胀,造成转子弯曲,并产生过度的振动和早期和频繁的轴承故障。 偏心式转子 当轴的几何中心线与转子核心的几何中心线不同心时,就会出现偏心的转子。 转子上离轴最远的点(高点)将更接近定子,而转子另一侧的点(低点)将最接近轴,但离定子更远。 偏心造成了转子铁芯和定子铁芯之间的不平等间距。 由于偏心转子有一个高点和一个低点,转子和定子之间的不等距随着转子位置的变化而变化。 这种类型的偏心被称为动态偏心。 这种情况在转子和定子之间产生了电不平衡的力量,导致轴承经常出现故障。 不平等的气隙 如果一个同心的转子不在定子磁场的几何中心线上,就会出现不平等的气隙。 [...]

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变频器电机轴承故障:电机故障还是变频器问题?

变频驱动器(VFD)技术的改进使成本降低,可靠性提高,更重要的是使用量增加。 大多数现代VFD系统都有内部诊断功能,可在故障时自动关闭。 然而,这些故障的原因有时是难以定位和纠正的。 然而,脱电(MCA)和通电的电机测试可以提供有价值的见解,帮助快速和容易地识别许多这样的问题。 本文强调了如何将这两种易于执行的电机测试技术纳入VFD的故障排除。 基本操作 VFD对输入的3相交流电进行整流,以创建一个直流母线。 直流母线使用电容器来平滑整流后的直流电,作为输入到反相器部分。 在变频器领域,控制器使用微处理器来控制半导体开关,将直流电压转换为可变的3相交流电压和频率输入到电机。 通过控制半导体(可控硅或IGBT)点火的时间,直流脉冲的宽度调制直流,以产生具有可变电压和频率的模拟三相输入电压。 输入电压的频率决定了磁场围绕定子旋转的速度。 磁场的速度被称为同步速度(SS)。 SS= 120 F/P 其中。F= 电源电压的频率 P = 电机中的极数 由于变频器电路的开关性质,VFD会将谐波引入工厂的电力系统,从而产生PQ问题。 此外,VFD也可以对传入的PQ问题本身敏感,导致VFD关闭。 许多VFD有内部电子装置,可以显示关机的原因。 这些常见的代码将原因归结为过压、过流、过载、电压或电流不平衡、过温或外部故障。 这些信息很重要,但真正的问题是什么导致了故障状况。 故障状况是由VFD引起的还是由VFD经历的? 如果VFD出现故障,可能是输入电源、连接问题、许多电机问题中的任何一个,或者被驱动机器或过程本身的故障。 如果故障是由VFD引起的。 这可能是电子元件坏掉或失效的结果。 在常见的故障中,有整流部分的二极管、直流母线的电容器或反相器部分的半导体故障或失效。 脱电的电机测试。电机电路分析™(MCA™)。 电机电路分析™ (MCA™) 是一种电机测试技术,通过电机绕组注入一系列低电压的交流和直流信号,在电机断电的情况下彻底评估整个电机系统。 MCA电机测试可以直接在电机上进行,或者从VFD的输出端远程进行。 与传统的去电测试不同,它不能识别转子问题或发展中的绕组绝缘故障。 MCA测试不仅提供了地墙绝缘系统的早期指示,而且还提供了用于在定子中形成线圈的导体周围的绝缘以及转子电气部分的现有或发展中的故障。 MCA可以在最早的阶段识别故障,但也可以快速确认电机 “良好”,这可以迅速消除电机作为VFD跳闸的原因。 通过从VFD的输出进行3分钟的测试,”良好 “的结果不仅表明电机是好的,而且所有相关的电缆和测试电路中的所有电气元件也处于良好状态。 然而,如果结果显示不好,它只需要直接在电机上进行一个额外的3分钟测试。 如果电机测试良好,那么故障就在电缆或控制器上。 如果电机显示有发展中的故障,可以选择MCA测试,以确定故障是在转子还是在定子的电路。 低电压直流测试提供了被测电路中连接问题的指示,以确认所有的外部和内部连接都足够 “紧密”。 这一系列的交流测试锻炼了绕组的绝缘,并确定了当导体之间的绝缘开始退化时,绕组绝缘的化学构成所发生的非常微小的变化。 可选的动态测试需要手动旋转被测电机轴,并产生一个定子特征,以识别构成定子绕组系统的线圈中导体周围的任何发展中的故障。 转子特征识别转子电气系统的故障,如静态或动态偏心,转子杆或端环的裂缝、断裂或铸造空隙。 通电的电机测试。电气特征分析(ESA)。 ESA 使用VFD的输入和输出电压和电流,快速分析供应给驱动器的电源状况和质量,以及从驱动器输出到电机的电压和电流。 每项测试都需要< 1分钟。 通过对驱动器的输入以及输出进行ESA电机测试,提供了完整的输入和输出功率的概况。 每个测试对所有三相的电压和电流同时进行数据采集,为三相中的每一相建立PQ表,对所有三相的电压和电流波形进行50毫秒的采集、显示和存储。 此外,50秒的电压和电流波形被数字化,并用于对输入和输出电压和电流进行高低频FFT。 输入功率 驱动器的输入电压提供了有价值的信息,表明提供给驱动器的输入电压的状况,计算任何电压或电流的不平衡,或输入电压或电流的谐波含量。 [...]

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电机验收测试

电机验收测试是许多预防性维护计划的一个关键部分,可以在电气问题导致相当长的停工时间之前抓住它们的关键。 凭借超过35年的电机测试经验,ALL TEST PRO®已经确定,25%到30%的新电机或新改造的电机会出现故障。 并非所有的坏电机都会导致相当长的停机时间,但这些故障可能会降低电机的效率,并造成额外和重复的维护。 MCA™使用户能够保持生产力,避免昂贵的更换,并尽量减少对关键电机的损害。 但究竟什么是验收测试,以及你如何知道何时接受或谴责一个电机? 在这个电机验收测试的概述中,我们将通过基本知识,以及你可以用来测试的设备类型。 什么是验收测试? 检查和验收测试是使用 电机电路分析(MCA™) 一系列非破坏性的脱电测试,提供了电机电气健康的全面情况。 大多数技术人员每天使用的评估电机电气健康状况的工具是植根于上世纪的技术。 这些工具可能有现代化的用户界面,但它们分析电动马达健康状况的能力并没有超过1970年代的水平。 这些工具的通用名称包括用于评估相与地之间绝缘系统状况的兆欧表(Megohmmeter),以及用于测量相间电阻的数字万用表(DMM)。 用兆欧表进行对地绝缘电阻测试的主要目的是评估电机是否可以安全运行。 通过进行绝缘对地测试,只测试电机绕组和电机框架或地面之间的绝缘系统。 许多人认为,如果电机通过了这些测试,那么电机就是完全正常的。 但是,如果绕组系统内部两个导体之间的绝缘开始退化怎么办? 如果绝缘没有完全被破坏,两根导线、两个线圈或绕组系统的两个相位之间没有直接短路,那么标准的数字万用表将不会检测到电阻的变化,而且 这个 发展中的故障将不被发现,直到关键故障发生。 此外,通过实施入库检查,可以发现转子的故障,如在制造过程中出现的转子棒断裂或铸造空隙。 通常情况下,这些故障是无法用眼睛看到的,所以如果没有适当的测试,这些有问题的电机将被投入使用,但在很短的时间内就会失效。 验收测试是任何电气可靠性计划的一个非常重要的部分。 在工厂接受电机之前,在其仍在保修期内,进货检查对其状况进行评估,确保储存的电机处于良好状态,能够提供长期无故障运行。 获得专利的动态测试彻底评估了绕组、转子和地壁绝缘系统,并确认电机处于良好状态。 静态测试创建了一个名为测试值静态(TVS)的单一数字,定义了电机在该点的状况。 TVS值是通过将所有获得的测量值放入一个专有的算法中来确定的,该算法的结果是一个单一值。 这个数值将从第一次测试开始就一直伴随着电机,直到电机最终失效,需要更换或重建。 与基线测试相比,这个数字的任何变化都表明转子或绕组系统出现了故障。 电动机验收测试是在三相电动机的绕组上进行,以评估这些部件。 该仪器自动对每个线圈进行单独测试,然后比较电阻、阻抗、电感、相位角和电流频率响应方面的任何不平衡值。 在安装任何新电机之前,应进行静态测试和动态测试,以建立一个基线测试结果。 这个基线来自于 静态测试值(TVS) 这个数字只来自于ALL-TEST Pro工具,是通过三相MCA™静态测试计算出来的,这些设备包括 ALL-TEST PRO 7TM 或 ALL-TEST PRO 34TM . [...]

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通过实施电机电路分析来提高电气的可靠性

当你想确定你的电机的健康状况时,电机电路分析(MCA™)是任何行业的首选。 这种脱电的电机测试方法使你能够在短短几分钟内衡量你的电机、变压器、发电机和其他基于线圈的设备的整个健康状况。 MCA的彻底性帮助您确定电机系统的电气健康状况,提高设备的电气可靠性。 什么是MCA? 电机电路分析是一种基于阻抗的测量技术,它通过电机绕组系统注入非破坏性的低电压交流正弦信号,锻炼整个电机绝缘系统,以识别绕组中的任何不平衡,这将表明电机的电流或潜在故障。 在一个完全健康的电动机中,所有三个相位将彼此相同,这意味着获得的所有测量结果也将是相同的。 相位之间的测量偏差标志着发展中的故障或电流故障。 MCA允许用户快速分析和识别以下电机故障。 接地故障 – 测量电机的绕组系统和电机框架(接地)之间的电阻,以确定电机是否可以安全运行。 这个值通常以兆欧(Mohms)为单位。 转子故障 – 当转子在定子的磁场中旋转时,转子故障由我测量所有三个绕组的阻抗值来确定。 典型的转子故障是在转子制造过程中出现的转子杆断裂或断裂以及铸造空隙。 这些故障通常不为人所见,所以除非采用适当的测试策略,否则它们将不为人所知,直到发生灾难性的故障。 内部绕组短路– 电机电路分析能够确定早期阶段匝间、线圈间和相间内部绕组短路。 能够确定这些故障是电机电路分析与传统电机测试做法的区别。 这些故障的发生是由于绕组绝缘材料的化学构成发生了轻微的变化,这意味着标准的电阻读数不会检测到这些变化,直到两个导体之间发生直接短路并发生灾难性的故障。 你可以直接从电机或在电机控制中心(MCC)启动MCA。 通过从MCC进行测试,你可以评估整个电机系统,如电机启动器或驱动器、电机电缆和电机与测试点之间的连接。 这种测试方法在竞争中脱颖而出,因为其他电机测试技术都不具备这些功能,而且由于MCA向电机电路注入低电压信号,因此不需要断开变频驱动器(VFD)。 MCA的深入测试帮助您轻松发现错误,并迅速采取行动以提高电气可靠性。 MCA是如何工作并提高电力可靠性的? 测试值 静态 MCA解决方案的主要元素之一是测试值静态(TVS),它可以帮助您保持电机的电气可靠性。 电机的TVS是必不可少的,因为它与电机一起从摇篮到坟墓,可以帮助你发现可能导致不良电气可靠性的问题。 MCA通过测量电机的所有三相来计算电机的TVS。 在进行这些测量后,它们被放入一个专有的算法中,产生一个单一的数字。 静态参考值 当对一个新的或最近修理过的电机进行基线测试时,TVS值被称为静态参考值(RVS)。 这个数值一直伴随着电机,直到它出现故障,并在未来的测试中通常被提及。 通过MCA,你就可以比较基线RVS和新的TVS。 如果这些值显示出超过3%的偏差,则可能出现了故障,这意味着你应该进一步排除故障。 通过快速计算RVS和TVS并比较结果,MCA系统帮助您提高电气可靠性。 当你的读数显示高于可接受的偏差时,你可以在电机的电气可靠性受到严重影响之前进行维修。 MCA软件 MCA设备帮助提高电气可靠性的另一种方式是通过其纳入的软件。 MCA软件允许你创建一条路线,引导你去找你的设施中最关键的电机,以防止不必要的停机并节省资金。 MCA可以在任何其他电机测试技术之前检测出发展中的轮对轮、线圈对线圈和相对相故障。 通过检测这些故障,该软件允许你制定维护和修理计划,以保护电机的电气可靠性和防止故障。 电机测试软件还允许用户有效地组织测试记录,并在一段时间内对结果进行趋势分析。 有了历史记录,你可以更容易地确定设备的健康状况何时下降并有可能发生故障–确保你的电机提供稳定的电气性能。   MCA测试应用 MCA测试有许多应用,旨在检查你的电机的电气健康状况,并确保一切都在适当地工作。 了解更多关于以下主要MCA测试应用的信息。 进货检查。即使是新的电机也可能出现故障,MCA确保新设备在开始使用前处于工作状态。 通过MCA,你可以进行进货检查,以评估新的或最近重建的设备的健康状况。 这种测试消除了安装一个有缺陷的电机的机会,该电机一旦安装就不能正常运行。 调试。在安装库存货架上的电机之前,你可以使用MCA进行调试,即进行电机测试以建立一个基线测试结果。 这个结果为你提供了一个数值,以便在将来确定电机系统的变化时参考。 一旦电机安装在机器上,你可以直接从MCC上进行另一个基线测试。 然后你有两个基线测试,与未来的测试进行比较,以评估运动系统的整体状况 故障排除。如果电机出现问题,如电机驱动器间歇性跳闸,电流过大,或过热;应直接在MCC进行电机电路分析测试。 如果发现有故障,那么应该直接在电机上进行第二次测试。 如果故障仍然存在,可以将故障隔离到电机上,并采取适当的行动,更换电机或将其送到一个重建机构进行维修。 如果电机的故障排除了,那么很可能是MCC到电机电缆的问题。 在这一点上,应该分析电机电缆,以及在本地隔离开关或磁性接触器上的任何连接。 由于湿气和高湿度造成的腐蚀会产生高阻抗的连接点,甚至是松动的连接,造成阻抗或电阻的不平衡,最终会导致电机的过度发热和或不平衡的电流消耗。 如果不采取纠正措施,这将大大减少系统中电机和电机电缆的寿命,并可能造成安全问题。 预防性和预测性维护。通过对你最关键的机器实施预测性维护计划,最大限度地减少停机时间,并对潜在的电机故障进行规划。 有了MCA软件,你可以通过创建一条引导你到最重要的电机的路线来节省资金和防止停机。 具体的测量结果也可以被记录下来,以帮助识别正在发展中的电机故障,以免其成为一种担忧。 通过使用电机电路分析软件对测试结果进行趋势分析,技术人员可以创建易于阅读的报告,一旦结果达到预定的标准,技术人员就可以制定计划,在电机出现故障之前将其更换,以确保尽可能减少停机时间。 凭借MCA比其他任何电机测试技术更快地发现故障的能力,您可以轻松地及早发现问题并进行预防性维护。 选择ALL-TEST Pro来满足您对MCA设备的需求 在ALL-TEST Pro,我们的电机电流特征分析设备是目前市场上最好的设备之一。 [...]