電動(dòng)機(jī)軸電流的防范措施

1、電動(dòng)機(jī)軸電流的防范措施一、軸電壓、軸電流的產(chǎn)生在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，如果在電機(jī)兩軸承端或轉(zhuǎn)軸 與軸承間存在軸電流時(shí)，將會(huì)大大縮短電機(jī)軸承的使用壽命，嚴(yán)重時(shí) 只能運(yùn)行幾小時(shí)。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 阻。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯圓周方向上的磁阻發(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

2、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) 生了軸電流。一般狀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)采納逆變供電運(yùn)行時(shí)，供電電壓含有高次諧波分量，使定子繞組線圈端部、接線部分、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)性兩類電磁干擾。而由于電動(dòng)機(jī)磁路的不平 衡，靜電感應(yīng)和共模電壓又是產(chǎn)生軸電壓和軸電

3、流的起因。當(dāng)定子繞 組輸人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。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，輸人電壓的高頻分量將集 中于輸人端點(diǎn)四周的分布電容上，通過(guò)配電線、繞組、機(jī)殼間的分布 電容到接地線流通電流，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)生各種各樣的故障。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)題可以不合計(jì)，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

4、壓的大小，以便及早采用預(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。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，電荷逐漸積存便產(chǎn)生軸電壓。由這種狀況產(chǎn) 生的軸電壓和由磁交變所產(chǎn)生的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。如靜電荷的積存、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人產(chǎn)生軸電壓。由于運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)接線比較繁雜， 尤其大電機(jī)保護(hù)、測(cè)量元

5、件接線較多，哪一根帶電線頭搭接在轉(zhuǎn)軸上， 便會(huì)產(chǎn)生軸電壓。由上分析，電動(dòng)機(jī)的軸電壓、軸電流是由于圍繞電動(dòng)機(jī) 軸的磁路不對(duì)稱、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)使軸一軸承一機(jī)座的回路有軸電流流通，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸兩端、軸 與軸承之間、軸與軸承對(duì)地形成軸電壓。依據(jù)軸承的種類不同，其耐 壓程度有所不同，假設(shè)超過(guò)軸承所同意的值，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。嚴(yán)重時(shí)會(huì)使軸和軸承受到損壞，運(yùn)行中伴隨著激烈的噪聲及設(shè)備外殼帶電 等。二、電動(dòng)機(jī)軸電流的危害大中型交流電動(dòng)機(jī)采納稀油潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承，電機(jī)軸是沉在 油膜上的。正常狀況下，轉(zhuǎn)軸與軸承間的潤(rùn)滑油膜

6、起到絕緣的作用。 關(guān)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。由運(yùn)行摩擦在軸上產(chǎn)生的靜電荷，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)，便通過(guò)該部件進(jìn)行 放電。否則就要持續(xù)積存電荷，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

7、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。我公司制氧廠有5臺(tái)空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)，其額定電壓為6kV，自投產(chǎn)以來(lái)，多次出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸與軸瓦相接觸的部位有不同程度的損傷狀況。這種現(xiàn)象不同于軸與軸瓦之間的異常磨損，而是屬于某種物質(zhì)對(duì)軸面進(jìn)行局部的腐蝕。從腐蝕的狀況來(lái)看屬于點(diǎn)腐 蝕，斑點(diǎn)面積最大的達(dá)到loran產(chǎn)，深度達(dá)到0.9mm。雖然對(duì)電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)子軸進(jìn)行過(guò)車洗和金屬噴涂等，但并沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。經(jīng)過(guò) 分析，排除了機(jī)械損傷和化學(xué)腐蝕的因素，最后確定為軸電流所致。三、防止軸電流產(chǎn)生的措施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。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。要求檢修運(yùn)行人員細(xì)致檢查并強(qiáng)化導(dǎo)線或墊片絕緣。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)裝接地電刷以 防靜電充電。堅(jiān)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)行過(guò)濾處理，否則油膜的絕緣