必威:變頻電機中的軸電流與絕緣軸承


電動機磁路不對稱會產生低頻軸電流,這類征象在容量大于400KW的電動機中常見,這是因為,不對稱的磁路會在磁軛中產生環形交流磁通(環狀磁通)從而在圖1所示的由電動機轉軸、軸承、端蓋和電動機定子機座組成的導電性回路中產生交流感應電壓,當此感應電壓破壞了軸承潤滑劑的絕緣能力后,電流就會流過包括電動機前后軸承在內的這個回路。

雖然其基頻分量是對稱平衡的,但由于在逆變單元中二極管的開斷不可能全部同步,故可產生不對稱的高次諧波,導致零序電壓分量增大,即中性點電壓不為零。標準中將此零序電壓定義為共模電壓,此電壓可以在負載電動機繞組中的中性點處測得,其頻率與逆變單元中二極管的開斷頻率相同,其幅值與直流母線電壓成正比。標準規定由共模電壓產生的軸電流叫高頻軸電流。

流入軸承中的電流變化快,其變化速率取決于軸承的工藝,當軸承的滾珠被潤滑劑全部浸沒不導電時,此時存在的軸承電容處于靜電充電狀態,如果靜電充電的電壓超出軸承潤滑劑的絕緣性能,就將破壞軸承潤滑劑形成的油膜,此外電動機磁路不對稱產生的感應電壓也能破壞軸承潤滑劑的絕緣性能進而形成較大的軸承電流,當軸承電流的密度超過15A/mm后,軸電流局部放電能量開釋產生的高溫,可以熔化軸承內圈、外圈或滾珠上許多微小地區,并形成凹槽,從而產生噪聲、振動,若不能及時發現處理將導致軸承失效,對生產帶來很大影響

絕緣軸承采用特種噴涂工藝,在軸承的外表面噴鍍覆膜,覆膜與基體結合力強,絕緣性能好,可避免感應電流對軸承的電蝕作用,防止電流對潤滑脂和滾動體、滾道造成的破壞,提高軸承的使用壽命。適用于電機、發電機,特別是變頻電機應用更廣泛。