jxgdzc 發表於 2020-12-04 15:12:30
隨著交流調速技術發展迅速，交流變頻電機的應用越來越廣泛。但與此同時變頻電機軸電流導致軸承異常損壞的問題也日益突現。這些情況的發生，直接導致設備故障，造成巨大損失。
1變頻電機軸電流產生原因及危害
電動機運行時，轉軸兩端之間或軸與軸承之間產生的電位差叫做軸電壓，若軸兩端通過電機機座等構成迴路，則軸電壓形成了軸電流。軸電壓是伴隨著旋轉電機的產生就存在的。一般工頻電機軸電壓產生的原因主要是磁路不平衡、單極效應、靜電感應、電容電流等原因造成，但這些原因歸根到底還是磁通脈動造成的。且在正弦波（工頻）供電的情況下，如果設計和運行條件正常的電機，轉軸兩端電位差很小，其危害尚不嚴重。
目前，廣泛應用的變頻電機大都採用PwlM變頻電源供電，這時電機的軸電壓主要是由於
電源三相輸出電壓的矢量和不為零的零序分量產生。變頻器PwM脈寬調製導致調速驅動系統中高頻諧波成份增多，這些諧波分量在轉軸、定子繞組和電纜等部分產生電磁感應，電機內分布電容的電壓禍合作用構成系統共模迴路，這種共模電壓以高頻振蕩並與轉子容性藕合，產生轉軸對地的脈衝電壓，該電壓將在系統中產生零序電流，電機軸承則是這零序迴路的一部分。
軸電流是軸電壓通過電機軸、軸承、定子機座或輔助裝置構成閉合迴路產生的。在正常情況下，電動機的軸電壓較低，軸承內的潤滑汕膜能起到絕緣作用，不會產生軸電流。但當軸電壓較高，或電機起動瞬間油膜未穩定形成時，軸電壓將使潤滑油膜放電擊穿形成迴路產生軸電流。軸電流局部放電能量釋放產生的高溫，可以融化軸承內圈、外圈或滾珠上許多微小區域，並形成凹槽，從而產生噪聲、振動，若不能及時發現處理將導致軸承失效，對生產帶來極大影響。變頻調速系統中高頻軸電流對軸承的電蝕最顯著的特徵是在電機軸承內外圈、滾珠上產生「搓衣板」式密密的凹槽條紋。
2變頻電機軸電壓的限值
如前所述，幾乎所有的電機運轉時或多或少都會產生軸電壓，電動機所容許的軸電壓或軸電流的大小與軸承狀況、油膜厚度、電機運行狀態、安裝質量、現場運行環境和軸電流流經路徑的阻抗等許多因素有關。
3措施和對策
軸電壓是伴隨設備的設計、製造、安裝、運行而產生的，對於用戶而言，一般無法避免。但軸電壓造成損害必須具備2個條件：-是軸電壓存在：二是軸承的絕緣（潤滑油膜）破壞，給軸電流提供了通路，二者缺一不可。既然軸電壓無法避免，那就應把重點放在軸電流的防治中。對於滾動軸承電機，由於油膜或潤滑脂膜很薄，對軸電壓的作用比較敏感，一般容量100kw（或機座號在355）左右的電機就有必要採取措施預防軸電流。
最有效最簡單的辦法就是對電機軸承絕緣。以一般變頻調速電機為例，軸電流是軸電壓通過電機軸、軸承、定子機座或輔助裝置構成閉合迴路產生的電流，如圖所示。
電機系統可能包括4處接地點，其-為電機非負荷側軸端安裝的輔助裝置如測速計、編碼器等;其次是電機兩端軸承;再者為電機聯軸器到機械設備。在電機運轉情況下當軸電壓形成之後，如果軸承絕緣被破壞，在轉軸與機座之間形成了通路，即兩軸承間或前軸承與輔助裝置間通過機座、大地構成軸電流迴路，軸電流也就產生了。因此，當軸電壓較高時，電機不但要一端軸承絕緣， 還應特別注意電機輔助裝置也要絕緣。電機軸承絕緣，通常是採取非負荷側電機軸承絕緣。
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