軸電流 — 變頻電機(jī)軸承系統(tǒng)中的“隱患”！

      軸電流的產(chǎn)生緣于軸電壓和閉合回路，多出現(xiàn)在高壓電機(jī)和變頻電機(jī)的使用中，是變頻電機(jī)、大型變頻電機(jī)、高壓電機(jī)的一大質(zhì)量殺手，并且軸電流會(huì)對(duì)電機(jī)軸承系統(tǒng)造成極大的傷害，可以說軸電流是變頻電機(jī)軸承系統(tǒng)中的“黑客”！

      變頻電機(jī)實(shí)際上是一種，由變頻器供電的籠型變頻異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，機(jī)座號(hào)和尺寸均可參照通用的籠型異步電動(dòng)機(jī)，但是由于變頻電機(jī)在各種不同的頻率下運(yùn)行，所以軸電流多出現(xiàn)在此類變頻電機(jī)使用中。就從以下幾個(gè)方面闡述變頻電機(jī)軸電流對(duì)電機(jī)軸承的影響以及防范措施。

1、軸承電流的種類及產(chǎn)生的原因。

低頻軸承電流：電動(dòng)機(jī)磁路不對(duì)稱會(huì)產(chǎn)生低頻軸電流，這種現(xiàn)象在容量大于400KW的電動(dòng)機(jī)中常見，這是因?yàn)?，不?duì)稱的磁路會(huì)在磁軛中產(chǎn)生環(huán)形交流磁通（環(huán)狀磁通）從而由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸、軸承、端蓋和電動(dòng)機(jī)定子機(jī)座組成的導(dǎo)電性回路中產(chǎn)生交流感應(yīng)電壓，當(dāng)此感應(yīng)電壓破壞了軸承潤滑劑的絕緣能力后，電流就會(huì)流過包括電動(dòng)機(jī)前后軸承在內(nèi)的這個(gè)回路。

2、高頻軸電流

高頻軸電流產(chǎn)生的原因：工頻三相正弦電源電壓是平衡對(duì)稱的，因此，其中性點(diǎn)電壓為零，可是變頻器的輸出電壓是通過 PWM脈寬調(diào)制產(chǎn)生的，既通過逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)變成三相正弦交流電壓雖然其基頻分量是對(duì)稱平衡的，但由于在逆變單元中二極管的開斷不可能絕對(duì)同步，故可產(chǎn)生不對(duì)稱的高次諧波，導(dǎo)致零序電壓分量增大，即中性點(diǎn)電壓不為零。標(biāo)準(zhǔn)中將此零序電壓定義為共模電壓，此電壓可以在負(fù)載電動(dòng)機(jī)繞組中的中性點(diǎn)處測(cè)得，其頻率與逆變單元中二極管的開斷頻率相同，其幅值與直流母線電壓成正比。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定由共模電壓產(chǎn)生的軸電流叫高頻軸電流。

高頻軸電流的種類：

1、在共模電壓作用下，由沿定子軛循環(huán)的高頻磁通產(chǎn)生高頻感應(yīng)電壓，當(dāng)此感應(yīng)電壓高到夠破壞軸承潤滑劑的絕緣時(shí)，所產(chǎn)生的沿軸承、軸和定子機(jī)座連成的回路中流動(dòng)的循環(huán)電流。

2、在共模電壓作用下，在電動(dòng)機(jī)機(jī)座和變頻器機(jī)架之間會(huì)出現(xiàn)超過100V的電壓降，泄漏到定子機(jī)座中的電流通過金屬聯(lián)軸器與從動(dòng)機(jī)械設(shè)備回流到變頻器中，所形成的軸接地電流。

3、在高頻共模電壓作用下，電動(dòng)機(jī)內(nèi)的各種雜散電容形成的阻抗變小，從而為電流流通提供低阻抗路徑，故當(dāng)電機(jī)內(nèi)部的電容放電時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生高頻的軸承電流。該電流通過變頻器的接地導(dǎo)體和電容返回電源。

軸電流的危害

      流入軸承中的電流變化快，其變化速率取決于軸承的工藝，當(dāng)軸承的滾珠被潤滑劑完全浸沒不導(dǎo)電時(shí)，此時(shí)存在的軸承電容處于靜電充電狀態(tài)，如果靜電充電的電壓超出軸承潤滑劑的絕緣性能，就將破壞軸承潤滑劑形成的油膜，此外電動(dòng)機(jī)磁路不對(duì)稱產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也能破壞軸承潤滑劑的絕緣性能進(jìn)而形成較大的軸承電流，當(dāng)軸承電流的密度超過1.5A/mm后，軸電流局部放電能量釋放產(chǎn)生的高溫，可以融化軸承內(nèi)圈、外圈或滾珠上許多 微小區(qū)域，并形成凹槽，從而產(chǎn)生噪聲、振動(dòng)，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理將導(dǎo)致軸承失效，對(duì)生產(chǎn)帶來極大影響

      要解決的規(guī)避軸電流問題，目前常用的方法是，在變頻電機(jī)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、制造過程都必須采取必要的措施，比如在端蓋、軸承套上增加必要的絕緣措施，對(duì)于小規(guī)格產(chǎn)品可以采用絕緣軸承，也可以在使用環(huán)節(jié)增加絕緣措施。從使用的角度分析，在零部件上采取斷路措施是一勞永逸的措施，可以避免在變頻電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)周期內(nèi)軸承系統(tǒng)產(chǎn)生其他保養(yǎng)問題。

 

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