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在電動機運行過程(chéng)中,如(rú)果在電機兩軸承端或(huò)轉軸與軸承間(jiān)存在軸電流時,將會大大縮短電機軸承的(de)使用壽命(mìng),嚴重時隻能運行幾小時(shí)。下(xià)麵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(chǎn)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。由於(yú)電動機定轉(zhuǎn)子扇形衝片、矽鋼片等(děng)疊裝因素,再(zài)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(biàn)磁通,從而產(chǎn)生交變電勢。當電動(dòng)機轉動即磁(cí)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(zhóu)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(cí)通交替變化,這(zhè)種電壓是延軸向而產生的,如果與軸兩側的(de)軸承形成閉合回路,就產生了軸電流。一般情況下這種軸(zhóu)電壓大約為1-2V。
2.逆變供電產生軸電壓(yā)
電(diàn)動機采用逆變(biàn)供電運行時(shí),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(jiān)產生電磁感應從而產生軸電壓。異步電動(dòng)機的定子繞組是嵌人定子鐵芯槽內的,定子繞組(zǔ)的匝間以及定子繞組和電動機機座之間均(jun1)存在分布電容,當通用變頻器在(zài)高載頻下(xià)運行時,逆變器的共模(mó)電(diàn)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(jiē)地端之間形成漏電流。該漏電流有可能形成放射性和傳導(dǎo)性兩類電磁幹擾。而由於電動機磁路的不平衡(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時,由於分布(bù)電容的影響,繞組各點電壓分布不均,使(shǐ)輸入端繞組接近端口部分電(diàn)壓高度集(jí)中(zhōng)而(ér)引起絕緣破壞或(huò)老(lǎo)化。這種現(xiàn)象一般破壞的(de)部分是定子繞組,電壓常集中於(yú)侵入的端點部位。此外(wài),由於(yú)繞組的電抗較(jiào)大,輸人電壓的(de)高頻分量將集中於輸人端點(diǎn)附近的分布電容上,通(tōng)過配電線、繞組、機殼間(jiān)的分布電容到接地線流通電流,形成一個LC串聯諧振電(diàn)路,當其(qí)中產生高頻諧振電流時,就會產生各式各(gè)樣的故障。一般通(tōng)用變頻器驅動(dòng)容量較小的異步電動機時,軸(zhóu)電壓的問題可以不考(kǎo)慮,但使用超過200kW的電動機時,特別是已(yǐ)有的風機、壓縮機(jī)等進行變頻調(diào)速改(gǎi)造的場合,最好事(shì)先確認軸電壓的(de)大小,以便(biàn)及早采取預防措施。
3.靜電感應產生軸電(diàn)壓
在電(diàn)動機(jī)運行現場,由於高壓設備(bèi)強電場的作用,在轉軸的兩端感應出軸電壓。
4.靜電荷(hé)
電動機在運行過(guò)程中,負載方麵的流體與旋轉(zhuǎn)體(tǐ)運行摩擦而在旋轉體上產生靜電荷,電荷(hé)逐漸積(jī)累便產生軸電壓。由這種情況產生的軸電壓和(hé)由磁交變所產生的軸電壓在原理(lǐ)上(shàng)是不(bú)同的。靜電荷產生的軸(zhóu)電壓是間歇(xiē)的,並且是非周期性的(de),其大小與運轉狀態、流體的狀態等因素關係很大。如靜電荷的積累、測溫元件絕緣破損等因素都有可能導(dǎo)致(zhì)軸電壓的產生。軸電壓建立起來後,一(yī)旦(dàn)在轉軸及機座(zuò)、殼體(tǐ)間形成通(tōng)路,就產生軸(zhóu)電(diàn)流。
5.外部原因
外(wài)部電源的介入產生軸電壓。由於運行現場接線比較繁雜(zá),尤其大電(diàn)機保護、測量元件接(jiē)線較多,哪一(yī)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(diàn)壓、軸電流是由於環繞(rào)電動機軸的磁路不對稱(chēng)、轉子運轉不同心、感生脈動磁通等原因產生的。它會使軸(zhóu)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(jiān)、軸與軸承對地形成軸電(diàn)壓。根據軸承的(de)種(zhǒng)類不同,其耐壓程度有所不同,若超過(guò)軸承所(suǒ)允許(xǔ)的值,會通過油膜放電或(huò)者導電,在軸瓦和軸承處產生點狀微孔,並在底部產生發黑現象。嚴重時會使軸和軸承受到損壞(huài),運行中(zhōng)伴(bàn)隨著強烈的噪聲及設備外殼帶電等。
二、電(diàn)動機軸電流的危害
大中型交流電動機采用稀(xī)油潤滑的滑動軸承,電機軸是(shì)沉在(zài)油膜(mó)上的。正(zhèng)常情況下,轉軸與軸承間的潤滑油膜起到絕緣(yuán)的作用。對於較低的軸電壓,不(bú)會產生軸電流。當(dāng)軸(zhóu)電壓增加到一定數值(zhí)時,尤其在電動機啟動時,潤滑油膜(mó)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。由於該金屬接觸麵很(hěn)小(xiǎo),電流密度大,使軸承局部燒熔(róng),被燒熔的軸(zhóu)承(chéng)合金(jīn)在碾壓力的作用下飛濺,於是在軸承內表麵上(shàng)燒出小凹坑。通常表現出來的症狀(zhuàng)是軸承內表麵被壓出條狀電弧傷痕,嚴重時(shí)足以把軸頸和軸瓦燒壞。
由於運行摩擦在軸上產生(shēng)靜電荷,使(shǐ)軸的電位因(yīn)被充電而升高。當運轉的軸接觸到旋轉體以外(wài)的任何部件時,便通達該(gāi)部(bù)件進行放電(diàn)。否則就要繼續積累電荷,最後(hòu)產生過高的(de)電壓,如果超過軸承油膜的絕緣強度(dù)時,電荷在極短的時間內放電。這(zhè)種現象重(chóng)複發生的結果,就能使軸受到損傷。
三、防止軸電流產(chǎn)生的措施
1、在軸端安裝接地碳刷,使接地碳刷(shuā)可靠(kào)接地,並(bìng)且與轉(zhuǎn)軸可靠接觸,保(bǎo)證轉軸電位為零電位(wèi),隨時將電機軸上的靜電(diàn)荷引(yǐn)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(zhóu)承座(zuò)和軸承支架處加(jiā)絕(jué)緣(yuán)隔板,切斷軸電流的(de)回(huí)路。
3、要求檢(jiǎn)修運行人(rén)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,其餘軸(zhóu)承座及包括(kuò)所有裝在其上的儀表外殼等金屬部件都對地絕緣、不絕緣的(de)軸承應裝接地電刷經防(fáng)靜(jìng)電充電。
5、對於由軸交鏈交磁通所產生的軸電壓(yā),可在電(diàn)動機一側的軸承座下加絕緣墊以割斷軸與軸瓦之間形成的回路,使軸電流無(wú)法產生。但在實際工作中(zhōng)對絕緣(yuán)墊的作(zuò)用認識不清,從絕緣墊加裝的(de)方法和軸承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(bú)到絕(jué)緣作用,進(jìn)而(ér)形成軸電流(liú)。所經我們要經常檢查軸承座的絕緣強度,用500V搖表(biǎo)測量,絕緣不得低於0.5MΩ
6、保持軸與軸瓦之間(jiān)潤滑絕緣介質油的純度,發現油中帶水必須進(jìn)地過濾處理,否則(zé)油膜的(de)絕緣(yuán)強度不能滿足要(yào)求,容易被(bèi)低電壓擊穿。