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軸承知識
為何電機會有軸電壓和軸電流呢?

在電動機運行過程中,如果在電機兩軸承端或轉軸與軸承間存在軸電流時,將會大大縮短電機軸承的使用壽命,嚴重時只能運行幾小時。下面小編跟大家來分析下電動機軸電壓和軸電流的產生。

一、軸電壓、軸電流的產生的原因

1.磁不平衡產生軸電壓

交流異步電動機在正弦交變的電壓下運行時,其轉子處在正弦交變的磁場中。由于電動機定轉子扇形沖片、硅鋼片等疊裝因素,再加上鐵芯槽、通風孔等的存在,在磁路中造成不平衡的磁阻。當電動機的定子鐵芯圓周方向上的磁阻發生不平衡時,便產生與軸相交鏈的交變磁通,從而產生交變電勢。當電動機轉動即磁極旋轉,通過各磁極的磁通發生了變化,在軸的兩端感應出軸電壓,產生了與軸相交鏈的磁通。隨著磁極的旋轉,與軸相交鏈的磁通交替變化,這種電壓是延軸向而產生的,如果與軸兩側的軸承形成閉合回路,就產生了軸電流。一般情況下這種軸電壓大約為1-2V。

2.逆變供電產生軸電壓

電動機采用逆變供電運行時,供電電壓含有高次諧波分量,使定子繞組線圈端部、接線部分、轉軸之間產生電磁感應從而產生軸電壓。異步電動機的定子繞組是嵌人定子鐵芯槽內的,定子繞組的匝間以及定子繞組和電動機機座之間均存在分布電容,當通用變頻器在高載頻下運行時,逆變器的共模電壓產生急劇變化,會通過電動機繞組的分布電容由電動機的外殼到接地端之間形成漏電流。該漏電流有可能形成放射性和傳導性兩類電磁干擾。而由于電動機磁路的不平衡,靜電感應和共模電壓又是產生軸電壓和軸電流的起因。當定子繞組輸入端突加陡峭變化的電壓時,由于分布電容的影響,繞組各點電壓分布不均,使輸入端繞組接近端口部分電壓高度集中而引起絕緣破壞或老化。這種現象一般破壞的部分是定子繞組,電壓常集中于侵入的端點部位。此外,由于繞組的電抗較大,輸入電壓的高頻分量將集中于輸入端點附近的分布電容上,通過配電線、繞組、機殼間的分布電容到接地線流通電流,形成一個LC串聯諧振電路,當其中產生高頻諧振電流時,就會產生各式各樣的故障。一般通用變頻器驅動容量較小的異步電動機時,軸電壓的問題可以不考慮,但使用超過200kW的電動機時,特別是已有的風機、壓縮機等進行變頻調速改造的場合,最好事先確認軸電壓的大小,以便及早采取預防措施。

3.靜電感應產生軸電壓

在電動機運行現場,由于高壓設備強電場的作用,在轉軸的兩端感應出軸電壓。

4.靜電荷

電動機在運行過程中,負載方面的流體與旋轉體運行摩擦而在旋轉體上產生靜電荷,電荷逐漸積累便產生軸電壓。由這種情況產生的軸電壓和由磁交變所產生的軸電壓在原理上是不同的。靜電荷產生的軸電壓是間歇的,并且是非周期性的,其大小與運轉狀態、流體的狀態等因素關系很大。如靜電荷的積累、測溫元件絕緣破損等因素都有可能導致軸電壓的產生。軸電壓建立起來后,一旦在轉軸及機座、殼體間形成通路,就產生軸電流。

5.外部原因

外部電源的介入產生軸電壓。由于運行現場接線比較繁雜,尤其大電機保護、測量元件接線較多,哪一根帶電線頭搭接在轉軸上,便會產生軸電壓。

由上分析,電動機的軸電壓、軸電流是由于環繞電動機軸的磁路不對稱、轉子運轉不同心、感生脈動磁通等原因產生的。它會使軸一軸承一機座的回路有軸電流流通,在電動機轉子軸兩端、軸與軸承之間、軸與軸承對地形成軸電壓。根據軸承的種類不同,其耐壓程度有所不同,若超過軸承所允許的值,會通過油膜放電或者導電,在軸瓦和軸承處產生點狀微孔,并在底部產生發黑現象。嚴重時會使軸和軸承受到損壞,運行中伴隨著強烈的噪聲及設備外殼帶電等。

二、電動機軸電流的危害

大中型交流電動機采用稀油潤滑的滑動軸承,電機軸是沉在油膜上的。正常情況下,轉軸與軸承間的潤滑油膜起到絕緣的作用。對于較低的軸電壓,不會產生軸電流。當軸電壓增加到一定數值時,尤其在電動機啟動時,潤滑油膜還未穩定形成,軸電壓將擊穿油膜構成回路,產生相當大的軸電流,可達到幾百安甚至上千安。由于該金屬接觸面很小,電流密度大,使軸承局部燒熔,被燒熔的軸承合金在碾壓力的作用下飛濺,于是在軸承內表面上燒出小凹坑。通常表現出來的癥狀是軸承內表面被壓出條狀電弧傷痕,嚴重時足以把軸頸和軸瓦燒壞。

由于運動摩擦在軸上產生靜電荷,使軸的電位因被充電而升高。當運轉的軸接觸到旋轉體以外的任何部件時,便通達該部件進行放電。否則就要繼續積累電荷,最后產生過高的電壓,如果超過軸承油膜的絕緣強度時,電荷在極短的時間內放電。這種現象重復發生的結果?就能使軸受到損傷。

三、防止軸電流產生的措施

1、在軸端安裝接地碳刷,使接地碳刷可靠接地,并且與轉軸可靠接觸,保證轉軸電位為零電位,隨時將電機軸上的靜電荷引向大地,以此消除軸電流。

2、為防止磁不平衡等原因產生軸電流,在非軸伸端的軸承座和軸承支架處加絕

發布時間:2022-09-23


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