貴州礦山機(jī)械設(shè)備制造維修電動(dòng)機(jī)軸電流的產(chǎn)生及防范措施

磁不平衡產(chǎn)生軸電壓

交流異步電動(dòng)機(jī)在正弦交變的電壓下運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)子處在正弦交變的磁場(chǎng)中。由于電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子扇形沖片、硅鋼片等疊裝因素，再加上鐵芯槽、通風(fēng)孔等的存在，在磁路中造成不平衡的磁陰。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯圓周方向上的磁陰發(fā)生不平衡時(shí)，便產(chǎn)生與軸相交鏈的交變磁通，從而產(chǎn)生交變電勢(shì)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)即磁極旋轉(zhuǎn)，通過(guò)各磁極的磁通發(fā)生了變化，在軸的兩端感應(yīng)出軸電壓，產(chǎn)生了與軸相交鏈的磁通。隨著磁極的旋轉(zhuǎn)，與軸相交鏈的磁通交替變化，這種電壓是延軸向而產(chǎn)生的，如果與軸兩側(cè)的軸承形成閉合回路，就產(chǎn)一了軸電流。一般情況下這種軸電壓大約為1~2V。

逆變供電產(chǎn)生軸電壓

電動(dòng)機(jī)采用逆變供電運(yùn)行時(shí)，供電電壓含有高次諧波分量，使定子繞組線(xiàn)圈端部、接線(xiàn)部分、轉(zhuǎn)軸之間產(chǎn)生電磁感應(yīng)從而產(chǎn)生軸電壓。

異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組是嵌人定子鐵芯槽內(nèi)的，定子繞組的匝間以及定子繞組和電動(dòng)機(jī)機(jī)座之間均存在分布電容，當(dāng)通用變頻器在高載頻下運(yùn)行時(shí)，逆變器的共模電壓產(chǎn)生急劇變化，會(huì)通過(guò)電動(dòng)機(jī)繞組的分的分布電容由電動(dòng)機(jī)的外殼到接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?xún)深?lèi)電磁干擾。而由于電動(dòng)機(jī)磁路的不平衡，靜電感應(yīng)和共模電壓雙是產(chǎn)生軸電壓和軸電流的起因。當(dāng)定子繞組輸入端突加陡峭變化的電壓時(shí)，由于分布電容的影響，繞組各點(diǎn)電壓分布不均，使輸入端繞組接近端口部分電壓高度集中而引起絕緣破壞或老化。貴州礦山機(jī)械設(shè)備制造維修這種現(xiàn)象一般破壞的部分是定子繞組，電壓常集中于侵入的端點(diǎn)部位。此外，由于繞組的電抗較大，輸入電壓高頻分量將集中于輸入端點(diǎn)附近的分布電容上，通過(guò)配電線(xiàn)、繞組、機(jī)殼間的分布電容到接地線(xiàn)流通電流，形成一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，當(dāng)其中產(chǎn)生高頻諧振電流時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生各式各樣的故障。一般通用變頻器驅(qū)動(dòng)容量較小的異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，軸電壓的問(wèn)題可以不考慮，但使用超過(guò)200kW的電動(dòng)機(jī)時(shí)，特別是已有的風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等進(jìn)行變頻調(diào)速改造的場(chǎng)合，最好事先確認(rèn)軸電壓的大小，以便及早采取預(yù)防措施。

靜電感應(yīng)產(chǎn)生軸電壓

在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，由于高壓設(shè)備強(qiáng)電場(chǎng)的作用，在轉(zhuǎn)軸的兩端感應(yīng)出軸電壓。

靜電荷

電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，負(fù)載方面的流體與旋轉(zhuǎn)體運(yùn)行摩擦而在旋轉(zhuǎn)體上產(chǎn)生靜電荷，電荷逐漸積累便產(chǎn)生軸電壓。貴州礦山機(jī)械設(shè)備制造維修由這種情況產(chǎn)生的軸電壓和由磁交變所產(chǎn)生軸電壓在原理上是不同的。靜電荷產(chǎn)生的軸電壓是間歇的，并且是非周期性的，其大小與運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、流體的狀態(tài)等因素關(guān)系很大。如靜電荷的積累、測(cè)溫元件絕緣破損等因素都有可能導(dǎo)致軸電壓的產(chǎn)生。軸電壓建立起來(lái)后，一旦在轉(zhuǎn)軸及機(jī)座、殼體間形成通路，就產(chǎn)生軸電流。

外部原因

外部電源的介入產(chǎn)生軸電壓。由于運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)比較繁雜，尤其大電機(jī)保護(hù)、測(cè)量元件接線(xiàn)較多，哪一根帶電線(xiàn)頭搭接在轉(zhuǎn)軸上，便倒產(chǎn)生軸電壓。

由上分析，電動(dòng)機(jī)的軸電壓、軸電流是由于環(huán)繞電動(dòng)機(jī)軸的磁路不對(duì)稱(chēng)、轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)不同心、感生脈動(dòng)磁通等原因產(chǎn)生的。它會(huì)使軸—軸承—軸座的回路有軸電流流通，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子思兩端、軸與軸承之間、軸與軸承對(duì)地形成軸電壓。根據(jù)軸承的種類(lèi)不同，其耐壓程度有所不同，若超過(guò)軸承所允許的值，會(huì)通過(guò)油膜放電或者導(dǎo)電，在軸瓦和軸承處產(chǎn)生點(diǎn)狀微孔，并在底部產(chǎn)生發(fā)黑現(xiàn)象。貴州礦山機(jī)械設(shè)備制造維修嚴(yán)重時(shí)會(huì)使軸和軸承受到損壞，運(yùn)行中伴隨著強(qiáng)列的噪聲與設(shè)備外殼帶電等。

電動(dòng)機(jī)軸電流的危害

大中型交流電動(dòng)機(jī)采用稀油潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承，電機(jī)軸是沉在油膜上的。正常情況下，轉(zhuǎn)軸與軸承間的潤(rùn)滑油膜起到絕緣的作用。

對(duì)于較低的軸電壓，不會(huì)產(chǎn)生軸電流。當(dāng)軸電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，尤其在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑油膜還未穩(wěn)定形成，軸電壓將擊穿油膜構(gòu)成回路，產(chǎn)生相當(dāng)大的軸電流，可達(dá)到幾百安甚至上千安。由于該金屬接觸面很小，電流密度大，使軸承局部燒熔，被燒熔的軸承合金在碾壓力的作用下飛濺，于是在軸承內(nèi)表面上燒出小凹坑。通常表現(xiàn)出來(lái)的癥狀是軸承內(nèi)表面被壓出條狀電弧傷痕，嚴(yán)重時(shí)足以把軸頸和軸瓦燒壞。

由于運(yùn)行摩擦在軸上產(chǎn)生靜電荷，使軸的電位因被充電而升高。當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)的軸接觸到旋轉(zhuǎn)體以外的任何部件時(shí)，便通達(dá)該部件進(jìn)行放電。否則就要繼續(xù)積累電荷，最后產(chǎn)生過(guò)高的電壓，如果超過(guò)軸承油膜的絕緣強(qiáng)度時(shí)，電荷在極短的時(shí)間內(nèi)放電。這種現(xiàn)象重復(fù)發(fā)生的結(jié)果，就能使軸受到損傷。

防止軸電流產(chǎn)生的措施

1、在軸端安裝接地碳刷，使接地碳刷可靠接地，并且與轉(zhuǎn)軸可靠接觸，保證轉(zhuǎn)軸電位為零電位，隨時(shí)將電機(jī)軸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(chǎn)生軸電流，在非軸伸端的軸承座和軸承支架處加絕緣隔板，切斷軸電流的回路。

3、要求檢修運(yùn)行人員細(xì)致檢查并加強(qiáng)導(dǎo)線(xiàn)或墊片絕緣。

4、在機(jī)座中除一個(gè)軸承座外，其余軸承座及包括所有裝在其上的儀表外殼等金屬部件都對(duì)地絕緣、不絕緣的軸承應(yīng)裝接地電刷經(jīng)防靜電充電。

5、對(duì)于由軸交鏈交磁通所產(chǎn)生的軸電壓，可在電動(dòng)機(jī)一側(cè)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(chǎn)生。但在實(shí)際工作中對(duì)絕緣墊的作用認(rèn)識(shí)不清，從絕緣墊加裝的方法和軸承與油管道的邊接上都不同程度地出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題，最后造成絕緣墊起不到絕緣作用，進(jìn)而形成軸電流。所經(jīng)我們要經(jīng)常檢查軸承座的絕緣強(qiáng)度，用500V搖表測(cè)量，絕緣不得低于0.5MΩ。

6、保持軸與軸瓦之間潤(rùn)滑絕緣介質(zhì)油的純度，發(fā)現(xiàn)油中帶水必須進(jìn)地過(guò)濾處理，否則油膜的絕緣強(qiáng)度不能滿(mǎn)足要求，容易被低電壓擊穿