在電動機運行過程中,如果(guǒ)在電機兩軸(zhóu)承端或轉軸與(yǔ)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(chóng)時隻(zhī)能運行幾小時。下麵小編跟大家來分析下電動(dòng)機軸電壓和軸電流的產生(shēng)。
一、軸電壓、軸電流的產(chǎn)生的原因
1.磁不(bú)平衡產生軸電壓
交流異步電(diàn)動機在(zài)正弦交變的電壓下運(yùn)行時,其轉子處在正弦(xián)交變的磁場中。由於電動機定轉子扇形衝片、矽鋼片等疊裝因素,再加上鐵芯槽、通風孔等的存在,在磁路中造(zào)成不(bú)平衡的磁阻。當電動機的定子鐵芯(xīn)圓周方向上(shàng)的磁(cí)阻(zǔ)發生不平衡時,便(biàn)產生與軸相交鏈的交變磁通,從而(ér)產生交變電(diàn)勢。當電動(dòng)機轉動即磁極旋(xuán)轉,通過各磁極的磁通發生了變化,在軸的兩端感應出軸(zhóu)電壓,產生了與軸相(xiàng)交鏈的磁(cí)通。隨著磁極的旋轉,與軸相交鏈的磁通交(jiāo)替變化,這種電壓是(shì)延(yán)軸向而產生的,如果與(yǔ)軸兩側的軸(zhóu)承形成閉合回路,就產(chǎn)生(shēng)了(le)軸電流(liú)。一般情況下這種軸電壓大(dà)約為1-2V。
2.逆(nì)變供電產(chǎn)生軸電壓
電動機采用逆變供電運行(háng)時(shí),供電電壓含(hán)有高次諧波分量,使定子繞組線圈(quān)端(duān)部、接線部分、轉軸之間產生電磁(cí)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(cáo)內的,定子繞(rào)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(tōng)用變頻器(qì)在高(gāo)載頻下運行時,逆變器(qì)的(de)共模(mó)電壓產生急劇變(biàn)化,會通過(guò)電動(dòng)機繞組的(de)分布電容由電(diàn)動機的外殼到接地端之間(jiān)形成漏電流。該漏電流有可能形成(chéng)放射性(xìng)和傳導性兩類(lèi)電磁幹擾。而由於電動機磁路的不平衡(héng),靜(jìng)電感(gǎn)應和共模電(diàn)壓又是產生軸電壓(yā)和軸電流的起因。當定子繞組輸人(rén)端突加陡峭變化的電壓(yā)時,由於(yú)分布(bù)電容(róng)的影響,繞組各點電壓分布(bù)不均,使輸入端繞組接(jiē)近端口部分電壓高度集中而引起絕緣(yuán)破(pò)壞或老化。這種現象一般破壞的部分是定(dìng)子繞組,電壓常集中於侵入的(de)端點部(bù)位。此外,由於繞組的電抗較大,輸人電(diàn)壓的高頻分量(liàng)將集中於輸人(rén)端點附近的分布電容上(shàng),通過配電線、繞組、機殼(ké)間的(de)分布電容到接地線流(liú)通電流,形(xíng)成一個(gè)LC串聯諧振電路,當(dāng)其中產(chǎn)生高頻(pín)諧振電流時,就會產生各(gè)式各樣的故障。一般(bān)通(tōng)用變頻器驅動容量較小(xiǎo)的異步電動機時,軸(zhóu)電壓(yā)的問題(tí)可(kě)以不考慮,但使(shǐ)用超(chāo)過200kW的電動機時,特別是已有的風機、壓(yā)縮機等進行變頻調速改造的場合,最(zuì)好事(shì)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(zhóu)電壓
在電動機運行現場,由於高壓設備強電場的作用,在轉軸(zhóu)的兩端感應出軸電壓。
4.靜電荷
電動機在運行(háng)過程(chéng)中,負載方麵的流體與旋轉體(tǐ)運行摩擦而在旋(xuán)轉體上產(chǎn)生(shēng)靜電荷,電(diàn)荷逐漸積累便產生軸電(diàn)壓。由這種情況產(chǎn)生的軸電壓和(hé)由磁交變所產生的軸電壓在原理上是不同的。靜電荷(hé)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(tǐ)的狀(zhuàng)態等因素關(guān)係很(hěn)大。如(rú)靜電荷的積累、測溫元件絕(jué)緣破(pò)損等因素(sù)都有可能導致(zhì)軸(zhóu)電壓的產生(shēng)。軸電壓建立起來後,一旦在轉軸及(jí)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(jiè)入產生軸電壓。由於運行現場接線比較繁雜(zá),尤其大電機保(bǎo)護、測量元件接線較(jiào)多,哪一根帶電線頭搭接在轉(zhuǎn)軸上,便會(huì)產生軸電壓。
由上分析,電動機的(de)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、感生脈動磁通等原因產生(shēng)的。它會使軸一(yī)軸承一(yī)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(zhī)間、軸與軸承對(duì)地形成軸電壓。根據(jù)軸承的種類不同(tóng),其(qí)耐壓程度有所不同,若超過軸承(chéng)所允許(xǔ)的值(zhí),會通過油膜(mó)放電或者導電,在軸瓦和軸承處產生點狀(zhuàng)微孔,並在底(dǐ)部產生發(fā)黑現象。嚴(yán)重時會使軸和軸承受到損壞(huài),運行中伴隨著強烈的噪聲及設備(bèi)外殼(ké)帶電等。
二、電動機(jī)軸電流的危害
大中型(xíng)交流電動機采用稀油(yóu)潤滑的滑動軸承,電機軸是(shì)沉在油膜上的。正(zhèng)常情況下,轉軸與軸承間(jiān)的潤滑油膜起到絕緣的作用。對(duì)於較低的軸電壓,不會產生軸電流。當軸電壓增(zēng)加到(dào)一定數值時,尤其在電動機啟動(dòng)時(shí),潤滑油膜還未穩定(dìng)形(xíng)成,軸電壓將擊穿油膜構成回路,產生(shēng)相當大的軸電流,可達到幾百安甚至上千(qiān)安。由於(yú)該金屬接觸麵很小,電流密度大,使(shǐ)軸(zhóu)承(chéng)局部燒熔,被燒熔的(de)軸承合金在碾壓力的作用下(xià)飛濺(jiàn),於是在軸承內表麵上(shàng)燒出小凹坑。通常表現出來的症(zhèng)狀是軸承內表麵被壓出條狀電弧(hú)傷痕,嚴重時足以把(bǎ)軸頸和軸瓦(wǎ)燒壞。
由於(yú)運行摩擦在軸上產生靜電荷,使軸的電位因被充電而(ér)升高。當運轉的軸接觸到旋轉體以外的任何部件時,便(biàn)通達該部件進行放電。否則就要繼續積累電荷,最後產生(shēng)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(nèi)放電。這種現象重(chóng)複發生的結果,就能使軸受到損傷。
三(sān)、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,並且與轉軸(zhóu)可(kě)靠接觸,保證轉軸電位為零電位,隨(suí)時將電機(jī)軸(zhóu)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緣隔板,切斷軸電流的(de)回路。
3、要求檢修運行人員細致(zhì)檢查並(bìng)加強導線或墊片絕緣。
4、在機座中除一個軸承座外,其餘軸承座及包括所(suǒ)有(yǒu)裝在(zài)其上的儀表外殼等(děng)金屬部(bù)件都對地(dì)絕緣、不絕緣的軸(zhóu)承應裝接地電刷經防靜電充電。
5、對於由軸交鏈交磁通所產生的軸電壓,可在電(diàn)動機一側的軸承(chéng)座下加絕緣(yuán)墊以割斷軸與軸瓦(wǎ)之間形成的回路,使軸(zhóu)電流無法產生。但在實際工作(zuò)中對絕緣墊的作用認識不清,從絕緣墊加裝的方法和軸承(chéng)與油管道的邊接上都不同程度地出現過問題,最後造成絕緣墊起不到絕緣作(zuò)用,進而(ér)形(xíng)成軸電流。所經(jīng)我們要經常檢查軸(zhóu)承座的絕緣強度,用500V搖表測量,絕緣不得低於0.5MΩ
6、保持(chí)軸與軸瓦之間潤滑(huá)絕緣(yuán)介質(zhì)油的純度,發現油中帶水必須進地過濾處理,否則油膜的絕緣強度不能滿足要求,容易被低電壓擊穿。