电机轴承过电流产生的可能原因

2020/8/25 12:04:34 人评论 次浏览 分类:电工基础  文章地址:http://yunrun.com.cn/tech/3302.html

电机轴承过电流问题在很多电机轴承中都十分常见,也经常困扰着工程师。关于电机轴承过电流问题其实由来已久,其中对产生机理的研究和对解决方案的研究也有了很大的进展,本文介绍电机轴承过电流产生的可能原因。

电机轴承过电流的的通路以及原因

顾名思义,电机轴承过电流是指有电流在径向上通过了轴承的外圈,滚动体和内圈。对于整个电机而言,电机轴承过电流的可能通路包括:环路电流、低频环路电流、高频环路电流和对地电流。

1、环路电流

环路电流,电流流经定子、轴承、转子构成回路。

2、低频环路电流

当电机内部电磁设计不对称的时候,会形成沿轴向的电位差,由此构成了沿着轴向的电流,由此产生的电机轴承过电流多为低频环路电流。

3、高频环路电流

现在电机控制多使用变频器,变频器电源和普通工频电源有很多差异。
首先工频三相电如下图所示:
工频三相电
此时三相电在任何时刻的叠加总和为0:Uu(t)+Uv(t)+Uw(t)=0,此时不会出现共模电压干扰。

对于PWM调制的变频器而言,是使用不同宽度的方波等效出正弦波。

PWM调制
此时,三相电在任何时刻的和都不是0:


也就是对于PWM调制的变频器,任意时刻中性点对地电压都不是0.由于这个共模电压的干扰导致定子绕组三相不对称,由此产生电流不对称,产生了一个高频轴电压。进而引发了一个环路的高频轴电流。


4、对地电流

①自身对地
电流通过转子、轴承、定子与大地构成通路
如图所示,电流通过转子、轴承、定子与大地构成通路。


②放电电流

定子绕组和转子之间通过气隙耦合电容,当转子充电到一定程度,会通过轴承放电。
另一方面如果外界存在静电,通过电机轴承也可能产生放电电流。比如皮带轮连接的电机,轴端皮带轮和皮带的摩擦静电通过轴承放电。

③高频接地电流

共模电压对地存在电势差,因此也可能出现由于共模电压产生的对地高频电流。加入定子接地不良,这个电压会通过联轴器传导到电机连接的其他设备的轴承,形成对地通路,对轴承造成电蚀伤害。如下图所示:
共模电压对地存在电势差

轴承在电流通路中的性质

对于轴承而言,轴承套圈和滚动体都是导休,流过电流不会造成损伤。但是轴承内部滚动体和滚道之间的接触部分,处于减小摩擦的考虑都使用了润滑剂,而润滑剂是非导休。

在轴承没有运转的时候,此时油膜没有建立,是金属和金属的直接接触,此时轴承在电路中表现为电阻性质。由于是金属和金属的接触构成通路,此时即便有电流流过,也不会造成严重的问题。


当轴承在低速运转的时候,轴承滚动体和滚通之间是处于边界润滑状态,既有金属和金属的直接接触,又有通过油膜隔离的接触。此时轴承在电路中表现的状态是容抗和阻抗的性质。


当电机处于高速运行的时候,轴承滚道和溶动体之间被油膜完全分离,中间没有金属和金属的直接接触,处于液体动压润滑状态。此时轴承在电路中表现为容抗的性质。


上面介绍了电机轴承电流产生的原因以及轴承在电路中的性质,这些都为了找到电机轴承过电流解决方案提供了方向和指引。


相关阅读

常见电机型号与轴承对照表
大型电机的轴承配置及调心滚子轴承、球面滚子推力轴承的应用

共有访客发表了评论 网友评论

  客户姓名:
邮箱或QQ:
验证码: 看不清楚?