在電動(dòng)機(jī)運行過程中,如果在電機兩軸承端或轉軸與軸承間存在(zài)軸(zhóu)電流時,將會大大縮短電機軸承的使(shǐ)用壽命,嚴重時隻能運行幾小時。下麵(miàn)小編跟(gēn)大家來分析下電動機軸電壓和軸電流(liú)的產(chǎn)生。
一(yī)、軸電壓(yā)、軸電(diàn)流的產生的原因
1.磁不平衡產生(shēng)軸電壓(yā)
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(jiāo)變的磁場中。由於電動機定轉(zhuǎn)子扇形(xíng)衝片、矽鋼片等疊裝因素(sù),再加上鐵芯槽、通風孔等的存(cún)在,在磁路(lù)中(zhōng)造成不平衡的磁阻。當電動機的(de)定子鐵芯圓周方向上的磁阻發生不平(píng)衡時,便產生與軸相交(jiāo)鏈的交變磁通,從而產生交(jiāo)變電勢。當電動機轉(zhuǎn)動即磁極旋(xuán)轉,通過各磁極的(de)磁通發生了變化,在軸的兩端感應(yīng)出軸電壓,產生了與軸相交鏈的磁通(tōng)。隨(suí)著磁極的旋轉,與軸相(xiàng)交鏈的磁通(tōng)交替變(biàn)化,這種電壓是延軸向而產生(shēng)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(xiàn)部分、轉軸之間產生(shēng)電(diàn)磁感應(yīng)從而產生(shēng)軸(zhóu)電壓。異步電動機(jī)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(dòng)機機座之間均存在分布電容,當(dāng)通用變頻器在高載頻下運(yùn)行時,逆變器的共模電壓產(chǎn)生急劇(jù)變化(huà),會通過電動(dòng)機繞組的分布電容由電動機的外殼到接(jiē)地端之間形成漏電流。該漏電流有可(kě)能形成放射性和(hé)傳導性兩類電磁幹擾。而由於電動機磁路的(de)不平衡,靜電感應(yīng)和共(gòng)模電壓又是產(chǎn)生軸(zhóu)電壓和軸電流的起因。當定子(zǐ)繞組輸人端突加陡峭變化的電壓時(shí),由於分(fèn)布電容的影響,繞組各點電壓分(fèn)布不均,使輸入端繞組接近端口部分(fèn)電壓高度(dù)集中(zhōng)而引起絕緣破壞或老化。這種現象一般(bān)破(pò)壞的部分是定子繞組,電壓(yā)常集中於侵入的(de)端點部位。此外,由於(yú)繞組的電抗較大,輸人電(diàn)壓的高頻分量將集中於輸人端點附近(jìn)的分布電容上,通過配電(diàn)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(dāng)其中產生高頻諧振電(diàn)流時,就會產(chǎn)生各(gè)式(shì)各樣的故障。一般(bān)通用變頻器驅動容量較(jiào)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(diàn)動機時,特別是已有的(de)風機、壓縮機等進行變(biàn)頻調速改造的場合,最(zuì)好事先(xiān)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,由於高壓(yā)設備強電(diàn)場的作用,在轉(zhuǎn)軸的兩端感應(yīng)出軸電(diàn)壓(yā)。
4.靜電荷
電動機在運行過程中,負載方麵的(de)流體與旋轉體運行摩擦而在旋轉體上產生靜(jìng)電荷,電荷逐漸積累便(biàn)產生軸電壓。由(yóu)這種情況產生的(de)軸電壓和(hé)由(yóu)磁交變所產(chǎn)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,並且是非周期性的,其(qí)大小與運轉狀態、流(liú)體(tǐ)的狀態等因素關係很大。如靜電荷的積累、測(cè)溫元件絕緣破損等因素都有可能(néng)導致軸(zhóu)電壓的產生(shēng)。軸電壓建立起來後,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。由於(yú)運行現場接線比(bǐ)較(jiào)繁雜,尤其大電機(jī)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、軸電流是由於環繞電動機軸(zhóu)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(yī)軸承一機座的回路(lù)有軸電(diàn)流流通,在電動機轉子軸(zhóu)兩端、軸與軸承之(zhī)間、軸與軸承對(duì)地形成軸電壓(yā)。根據軸承的種類不同,其耐壓程度有所不同,若超(chāo)過軸承(chéng)所允許(xǔ)的值,會通過油膜(mó)放電或者導電,在軸瓦和軸承處產生點狀微孔(kǒng),並在(zài)底部產生發黑現象。嚴重時會使軸和軸承受到損壞,運行中(zhōng)伴隨著強烈的噪聲及設備外殼(ké)帶(dài)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(zhóu)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(dào)絕緣的(de)作用。對於較低的軸電壓(yā),不(bú)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(jiāng)擊穿油膜構成回路,產生(shēng)相當大的軸電(diàn)流(liú),可(kě)達到(dào)幾百安甚至上千安。由(yóu)於該金屬接觸麵很小,電流密度大,使軸承局部燒熔,被燒熔的軸承合(hé)金在碾(niǎn)壓力(lì)的作用下飛濺,於是在軸承(chéng)內表麵(miàn)上燒出小凹(āo)坑。通常(cháng)表(biǎo)現出來的症狀是軸承內表麵被壓出條狀電弧傷痕,嚴重時足以把軸頸和軸瓦燒壞。
由(yóu)於運行摩擦在軸上(shàng)產生靜電荷,使軸的電位因被充電而升(shēng)高。當運轉的軸(zhóu)接觸(chù)到旋轉體(tǐ)以外的任何部件(jiàn)時,便通達該部件進行放電。否則就要繼續(xù)積累電荷,最後產生過高的電壓,如果超過軸承油膜的絕緣強度時,電荷在極短的時(shí)間內放電(diàn)。這種(zhǒng)現(xiàn)象重複發生的結果,就能使軸受到損傷。
三、防止軸電流產生的(de)措(cuò)施
1、在軸端安裝(zhuāng)接地碳刷,使接地碳刷可靠接地,並且與轉軸可靠接觸,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(diàn)流。
2、為防止磁不平衡等原因產生軸(zhóu)電流,在非軸伸端的軸承座和(hé)軸承支(zhī)架(jià)處加絕緣隔板,切斷軸電流的回路。
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(jī)座中除一(yī)個軸承座外,其(qí)餘軸承座(zuò)及包括所有裝(zhuāng)在(zài)其上的儀表外殼等金屬部件都對地絕緣、不(bú)絕緣的(de)軸(zhóu)承應裝接地(dì)電刷經防靜電充電。
5、對於由軸交鏈交磁通所產(chǎn)生的軸電壓,可在電動機一側的軸承座下加絕緣(yuán)墊以割斷軸與軸瓦之間形成的(de)回路,使(shǐ)軸電流無法產生。但(dàn)在(zài)實際工作中(zhōng)對絕緣墊的作用認識不清,從絕緣(yuán)墊(diàn)加裝的方法和軸承與油管(guǎn)道的邊接上都不同程度地出現過(guò)問題,最後造成絕緣墊起不到絕緣作用,進而形成(chéng)軸電流。所經我們要經常檢(jiǎn)查軸承座的絕緣(yuán)強度,用500V搖表測(cè)量(liàng),絕緣不得低(dī)於0.5MΩ
6、保持軸與軸瓦之間潤滑絕緣(yuán)介質油的純度,發現油中帶(dài)水必(bì)須進地過濾處理,否則油膜的絕緣強度不能滿足要求,容易被(bèi)低電壓擊穿。