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轴电流 — 变频电机轴承系统中的“隐患”!

发布:cjdryabc 浏览:4975次

      轴电流的产生缘于轴电压和闭合回路,多出现在高压电机和变频电机的使用中,是变频电机、大型变频电机、高压电机的一大质量杀手,并且轴电流会对电机轴承系统造成极大的伤害,可以说轴电流是变频电机轴承系统中的“黑客”!

      变频电机实际上是一种,由变频器供电的笼型变频异步电动机,其结构设计参数,机座号和尺寸均可参照通用的笼型异步电动机,但是由于变频电机在各种不同的频率下运行,所以轴电流多出现在此类变频电机使用中。就从以下几个方面阐述变频电机轴电流对电机轴承的影响以及防范措施。

1、轴承电流的种类及产生的原因。

低频轴承电流:电动机磁路不对称会产生低频轴电流,这种现象在容量大于400KW的电动机中常见,这是因为,不对称的磁路会在磁轭中产生环形交流磁通(环状磁通)从而由电动机转轴、轴承、端盖和电动机定子机座组成的导电性回路中产生交流感应电压,当此感应电压破坏了轴承润滑剂的绝缘能力后,电流就会流过包括电动机前后轴承在内的这个回路。

2、高频轴电流

高频轴电流产生的原因:工频三相正弦电源电压是平衡对称的,因此,其中性点电压为零,可是变频器的输出电压是通过 PWM脉宽调制产生的,既通过逆变器将直流电压转变成三相正弦交流电压虽然其基频分量是对称平衡的,但由于在逆变单元中二极管的开断不可能绝对同步,故可产生不对称的高次谐波,导致零序电压分量增大,即中性点电压不为零。标准中将此零序电压定义为共模电压,此电压可以在负载电动机绕组中的中性点处测得,其频率与逆变单元中二极管的开断频率相同,其幅值与直流母线电压成正比。标准规定由共模电压产生的轴电流叫高频轴电流。

高频轴电流的种类:

1、在共模电压作用下,由沿定子轭循环的高频磁通产生高频感应电压,当此感应电压高到够破坏轴承润滑剂的绝缘时,所产生的沿轴承、轴和定子机座连成的回路中流动的循环电流。

2、在共模电压作用下,在电动机机座和变频器机架之间会出现超过100V的电压降,泄漏到定子机座中的电流通过金属联轴器与从动机械设备回流到变频器中,所形成的轴接地电流。

3、在高频共模电压作用下,电动机内的各种杂散电容形成的阻抗变小,从而为电流流通提供低阻抗路径,故当电机内部的电容放电时,就会产生高频的轴承电流。该电流通过变频器的接地导体和电容返回电源。

轴电流的危害

      流入轴承中的电流变化快,其变化速率取决于轴承的工艺,当轴承的滚珠被润滑剂完全浸没不导电时,此时存在的轴承电容处于静电充电状态,如果静电充电的电压超出轴承润滑剂的绝缘性能,就将破坏轴承润滑剂形成的油膜,此外电动机磁路不对称产生的感应电压也能破坏轴承润滑剂的绝缘性能进而形成较大的轴承电流,当轴承电流的密度超过1.5A/mm后,轴电流局部放电能量释放产生的高温,可以融化轴承内圈、外圈或滚珠上许多 微小区域,并形成凹槽,从而产生噪声、振动,若不能及时发现处理将导致轴承失效,对生产带来极大影响

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      要解决的规避轴电流问题,目前常用的方法是,在变频电机的设计环节、制造过程都必须采取必要的措施,比如在端盖、轴承套上增加必要的绝缘措施,对于小规格产品可以采用绝缘轴承,也可以在使用环节增加绝缘措施。从使用的角度分析,在零部件上采取断路措施是一劳永逸的措施,可以避免在变频电机的维护保养周期内轴承系统产生其他保养问题。

 


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