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            伺服電機廠家變頻電機中的軸電流問題

            發布者: admin  時間:2020/8/18 16:39:19

            適用于通用傳動系統的普通籠型異步電動機,也適用于在變頻調速系統上使用。因此由變頻器供電的籠型變頻異步電動機,其結構設計參數(機座號和尺寸均可參照通用的籠型異步電動機,但要注意的是由于變頻電機在各種不同的頻率下運行,所以在設計制造籠型變頻異步電動機時要注意這一因素對電機運行產生的各種不良影響,其中一個最主要的影響是變頻電機運行時,軸電流對電機軸承影響,現九星小編從以下幾個方面闡述變頻電機軸電流對電機軸承的影響以及防范措施。

            1、軸承電流的種類及產生的原因。

            低頻軸承電流

            電動機磁路不對稱會產生低頻軸電流,這種現象在容量大于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。

            電動機磁路不對稱會產生低頻軸電流,這種現象在容量大于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。

            2、高頻軸電流

            高頻軸電流產生的原因:工頻三相正弦電源電壓是平衡對稱的,因此,其中性點電壓為零,可是變頻器的輸出電壓是通過 PWM脈寬調制產生的,既通過逆變器將直流電壓轉變成三相正弦交流電壓(原理見下圖)

            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絕對同步,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。

            高頻軸電流的種類:

            1、在共模電壓作用下,由沿定子軛循環的高頻磁通產生高頻感應電壓,當此感應電壓高到夠破壞軸承潤滑劑的絕緣時,所產生的沿軸承、軸和定子機座連成的回路中流動的循環電流。2、在共模電壓作用下,在電動機機座和變頻器機架之間會出現超過100V的電壓降,泄漏到定子機座中的電流通過金屬聯軸器與從動機械設備回流到變頻器中,所形成的軸接地電流。3、在高頻共模電壓作用下,電動機內的各種雜散電容形成的阻抗變小,從而為電流流通提供低阻抗路徑,故當電機內部的電容放電時,就會產生高頻的軸承電流。該電流通過變頻器的接地導體和電容返回電源。

            軸電流的危害


            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完全浸沒不導電時,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1.5A/mm后,軸電流局部放電能量釋放產生的高溫,可以融化軸承內圈、外圈或滾珠上許多 微小區域,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,對生產帶來極大影響

            軸承電流損傷的預防方法采用絕緣軸承。

            電絕緣軸承可以通過將絕緣性能集成到軸承中,從根本上消除電蝕,從而提高可靠性和增加機器正常運行時間。電絕緣軸承通常具有帶氧化鋁涂層的外圈外徑面和端面。帶涂層內圈內孔和端面的絕緣軸承, 由于內圈的涂層表面積比外圈較小,這些軸承可提供增強的保護防止高頻電流。絕緣軸承采用特種噴涂工藝,在軸承的外表面噴鍍優質覆膜,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、滾道造成的損壞,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。



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