在電動機運行過(guò)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,嚴重時隻能運行幾小時(shí)。下麵小編跟大家來分析下電動機(jī)軸電壓和軸電流的產生(shēng)。
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(chù)在正弦交(jiāo)變(biàn)的磁場中。由於電動機定轉子扇形(xíng)衝片、矽鋼片等疊裝因素,再加上鐵芯槽、通風孔等的存(cún)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(de)磁阻發生不(bú)平衡時,便產生與軸相交鏈的交(jiāo)變磁通,從(cóng)而產生交(jiāo)變(biàn)電勢。當電動機(jī)轉動即磁極旋轉,通過(guò)各磁極的磁通發生了(le)變化,在軸的兩端(duān)感應出軸電壓,產生了與軸相交鏈的磁通。隨(suí)著磁極的(de)旋轉,與軸相交鏈的磁通交替變化,這種電壓是(shì)延軸向而產生的,如果與軸兩側的軸承形成閉合(hé)回路,就產生了(le)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(shēng)軸(zhóu)電壓(yā)
電(diàn)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(zǔ)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(yì)步電動機的定(dìng)子繞組是嵌人定子鐵芯槽內的,定子繞(rào)組(zǔ)的匝間以及定子繞組和電動機機座之間均存在分布電(diàn)容,當通用變頻器在(zài)高載頻下運行時,逆變器的共模電壓產生急劇變化,會通(tōng)過(guò)電動機繞組的分布電容由電動機的外(wài)殼(ké)到接地端之間(jiān)形成漏電流。該漏電流有可能形成放射(shè)性和傳導性(xìng)兩類電磁幹擾。而由於電(diàn)動機磁路的不平衡(héng),靜電感應和共模電壓又是產生軸電壓(yā)和(hé)軸電流(liú)的起因。當定子繞組輸人端突加陡峭變化的(de)電壓時,由(yóu)於分布電容的影(yǐng)響,繞組各點電壓分(fèn)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(huò)老化。這種現象一般破壞的部分是(shì)定子(zǐ)繞組,電壓常(cháng)集中於侵入的端點部(bù)位。此(cǐ)外(wài),由於繞組的電抗較大,輸人電壓的高頻分量將(jiāng)集中(zhōng)於輸人端點附近的分布電(diàn)容上(shàng),通過配電線、繞組、機殼間(jiān)的分布電容到接地線流通電(diàn)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(jiù)會產生各式各樣(yàng)的故障(zhàng)。一般(bān)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(yǐ)有的風機、壓縮機等(děng)進行變頻調(diào)速改造的場合,最好(hǎo)事先確認軸電壓的大小,以便及早采取預防措(cuò)施。
3.靜電感應(yīng)產生軸電壓
在電動機運行(háng)現場,由於高(gāo)壓(yā)設備強電場的作用(yòng),在轉軸的兩(liǎng)端感應出軸電壓。
4.靜電荷
電動機在運行(háng)過程(chéng)中,負載方麵的(de)流(liú)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(kuàng)產生的軸電壓和由磁交變所產生的軸電壓(yā)在(zài)原理(lǐ)上是不同的。靜電荷產生的軸電壓是間歇的,並且是非周期性的,其大小與運轉狀態、流體的狀態等因素關(guān)係很大。如靜電荷的(de)積累(lèi)、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(yā)建(jiàn)立起(qǐ)來(lái)後,一旦在轉軸及機座、殼體(tǐ)間(jiān)形成通路,就產(chǎn)生軸電(diàn)流。
5.外部原因
外部電(diàn)源的介入產生軸(zhóu)電壓。由(yóu)於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(duō),哪一(yī)根帶電線頭(tóu)搭接在轉(zhuǎn)軸上,便會產生軸電壓。
由(yóu)上分析(xī),電動機的軸電壓、軸電流是由於環繞電動機軸的磁路不對稱、轉子運轉不同心(xīn)、感生脈動磁通等原因產生的。它會使軸一軸承一機座(zuò)的回路(lù)有軸電流流(liú)通,在電動(dòng)機轉(zhuǎn)子軸兩端、軸與軸承之間、軸與軸承對(duì)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(chāo)過軸承所(suǒ)允(yǔn)許的值,會通過油膜放電或者(zhě)導電(diàn),在軸瓦和軸承處產生點(diǎn)狀微孔,並在底部產生發黑現象(xiàng)。嚴重時會使軸和軸承受到損壞,運行(háng)中伴隨著強(qiáng)烈(liè)的噪聲及設備(bèi)外(wài)殼帶電等。
二、電動機軸(zhóu)電流的危害
大中(zhōng)型交流電動機(jī)采用稀油潤滑的滑動軸承,電機軸是沉在油膜(mó)上的。正常情況下,轉軸與軸承間的潤滑油膜起(qǐ)到絕緣的作用。對於較低的軸電壓,不會產生軸電流。當軸電壓增(zēng)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(jiāng)擊穿油(yóu)膜構成回路,產(chǎn)生相當大的(de)軸(zhóu)電流,可達到(dào)幾(jǐ)百安(ān)甚至上千安。由於該金屬接觸麵很小,電流密度大,使軸(zhóu)承局部燒(shāo)熔,被燒(shāo)熔的軸承合金在碾壓力的作用下飛濺,於(yú)是在軸承內表麵上燒出小(xiǎo)凹坑。通常表現出來的症狀是(shì)軸承內表麵被壓出條狀電弧傷痕,嚴(yán)重時足以把軸頸(jǐng)和(hé)軸瓦燒壞。
由於(yú)運行摩擦在軸(zhóu)上產生靜電荷,使軸的(de)電位因被充電而升高。當運轉的軸接觸到旋轉體(tǐ)以外的任何部(bù)件時,便通達該部件進行(háng)放電。否則就要繼續積累電荷,最後(hòu)產(chǎn)生過高的電(diàn)壓,如果超(chāo)過軸承油膜的絕緣強度時,電荷在極短的時間內(nèi)放電。這種現象(xiàng)重複發生的結果,就能使軸受到損傷(shāng)。
三、防止軸(zhóu)電流(liú)產生的措施
1、在軸端安裝接地碳(tàn)刷,使接地碳刷可靠接地,並且與轉軸可靠(kào)接觸,保證轉軸電位(wèi)為零電位,隨時將電機軸上的靜(jìng)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(zhóu)承支架處加絕緣(yuán)隔板,切斷軸(zhóu)電流的回路。
3、要求檢修運行人員細致檢查並加強導線或墊片絕緣。
4、在機座中除一個軸承座外,其餘(yú)軸承座及包(bāo)括所有裝在其(qí)上的儀表外殼等金屬部件都對地絕緣(yuán)、不絕緣的軸承應裝(zhuāng)接地電刷經防靜電充電。
5、對(duì)於由軸交(jiāo)鏈交磁通所產生的軸電壓,可在電動(dòng)機一側的(de)軸承座下(xià)加絕緣墊(diàn)以割斷軸與軸瓦之間形成的回路,使軸電(diàn)流無法產生。但在實際工作中對絕(jué)緣墊的作(zuò)用認識不清,從絕緣墊(diàn)加裝的方(fāng)法和軸承與(yǔ)油管道的邊(biān)接上都不同程度地出現過問題,最後造成絕緣(yuán)墊起不到絕緣作用,進而形成軸電流。所經(jīng)我們要經常檢查軸承座的(de)絕緣強度,用500V搖表測量(liàng),絕緣不得低於0.5MΩ
6、保持(chí)軸與(yǔ)軸瓦之間潤滑絕緣(yuán)介質油的純度,發現油中帶水必須進地過濾處理(lǐ),否則(zé)油膜的絕緣強度不能滿足要求,容(róng)易被低(dī)電壓擊穿。