电机轴电流的产生及预防措施
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大型交流异步电动机轴电流的危害与防治范文引言大型交流异步电动机在工业生产和日常生活中广泛应用,其性能稳定、效率高,但长期运行过程中也存在一些问题,其中之一就是轴电流过大问题。
轴电流是指在电动机的轴承上出现的电流,当轴电流过大时,会对电动机及其配套设备造成严重的危害,因此,探讨大型交流异步电动机轴电流的危害与防治措施,具有重要的实际意义。
一、轴电流的危害1.轴承损坏轴电流过大是导致电动机轴承损坏的主要原因之一。
当电动机运行时,电磁场会产生磁通,而磁通与电动机的金属结构形成了一个闭合回路,从而导致了涡流的产生。
涡流的存在会引起电流在金属结构上流动,形成轴电流。
当轴电流过大时,会引起轴承的局部加热和轴承表面电弧放电,从而使得轴承表面出现严重的磨损和腐蚀,最终导致轴承的损坏。
2.电动机绝缘损坏轴电流过大还会导致电动机的绝缘损坏。
电动机的绝缘系统是电动机的重要组成部分,它起到了隔离电机内部的导线和外部金属构件的作用。
然而,轴电流过大会通过轴承和机壳等金属结构流回电机绝缘系统,从而形成了涡流,导致绝缘系统的局部加热和老化。
当绝缘系统受损时,电流会通过绝缘层流入金属结构,导致电机内部各部件的短路,严重时会导致电机的烧坏。
3.电机效率下降轴电流过大还会导致电动机的效率下降。
轴电流会引起电动机内部电阻的增加,从而导致电机的损耗增加,效率下降。
一旦电机的效率下降,不仅会造成能源的浪费,还会引起电机发热过多,甚至发生严重的故障和事故。
二、轴电流的防治1.改善电机绝缘材料为了减少轴电流的产生并保护电机绝缘系统,需要选择合适的绝缘材料。
目前,新型的绝缘材料如磁性材料可以有效降低轴电流的产生,因为它能够吸收电磁场产生的涡流,减少电流在金属结构上的流动。
通过改善绝缘材料的选用,可以降低轴电流的大小,从而减少电机绝缘损坏的风险。
2.安装轴电流抑制装置为了抑制轴电流的产生,可以在电机中安装轴电流抑制装置。
轴电流抑制装置可以通过电阻、电感等器件实现对电流的控制,从而减小轴电流的大小。
大中型电动机轴电流的分析与防范大中型电动机中,轴电流的存在对于电动机的轴承使用周期具有非常大地破坏性,根据最近几年的现场检修实践,还有设备实际的运行情况,对于大型电动机轴电流产生的原因,还有危害分别进行分析,探讨防范措施,提出加强转轴与轴承座间绝缘,以及保持轴与轴瓦之间润滑绝缘介质油的纯度,还有在大型电机轴端安装接地碳刷,解决了电动机由于轴承损坏及更换带来的直接和间接经济损失。
标签:大中型电动机;轴电流;防范措施前言:电动机轴承的使用周期,会受到轴电流的存在的严重影响,并且具有非常大的破坏性。
根据对于现场实际运行情况的分析,可以找到轴电流产生的各种原因,探讨大中型电动机轴电流的防范措施,可以降低轴电压,切断轴电流回路,增加回路阻抗,在根本上解决轴电流危害导致出来的问题。
1.电动机轴电流的产生轴电压通过电动机轴、轴承、定子机座或辅助装置构成闭合回路,就能够产生轴电流。
在正弦交变的电压下,通常情况下,交流异步电动机就可以运行,正弦交变的磁场中,转子能够旋转。
有的时候,可能会产生同轴相交链的一种交变磁通,在电动机进行运行时,还会伴随着电动机的磁极转换,转轴被交变磁通所切割,与电磁发生感应,产生出一种交变电势,最后在电动机的轴承及转轴之间,或者两轴承之间,可以产生轴电压。
延轴向产生的轴电压,可以与电动机轴承、转轴、定子基座,或者辅助装置与大地一起,在电动机运行过程中,构成一种闭合回路,就会产生轴电流,详见图1。
2.轴电压和轴电流产生的原因电动机轴承与转轴之间产生的电压,或者电动机两轴承所产生的电压,就是轴电压,轴电压的产生原因主要有五种,分别是:2.1逆变电源供电运行产生轴电压因为电源电压中,有比较高次的谐波分量,其在电压脉冲分量的影响下,当电动机在逆变电源的作用下,在供电运行的过程中,会产生电磁感应,存在于定子绕组线圈的前面,以及转轴之间,还有接线部分,使得转轴的电位,在这个过程中产生了变化,进而产生轴电压。
防止电动机轴电流产生的措施
1.在轴端安装接地碳刷,使接地碳刷牢靠接地,并且与转轴牢靠接触,保证转轴电位为零电位,随时将电机轴上的静电荷引向大地,以此消退轴电流。
2.为防止磁不平衡等缘由产生轴电流,在非轴伸端的轴承座和轴承支架处加绝缘隔板,切断轴电流的回路。
3.要求检修运行人员细致检查并加强导线或垫片绝缘。
4.在机座中除一个轴承座外,其余轴承座及包括全部装在其上的仪表外壳等金属部件都对地绝缘,不绝缘的轴承应装接地电刷以防静电充电。
5.对于由轴交链交变磁通所产生的轴电压,可在电动机一侧的轴承座下加绝缘垫以割断轴与轴瓦之间形成的回路,使轴电流无法产生。
但在实际工作中对绝缘垫的作用熟悉不清,从绝缘垫加装的方法和轴承座与油管道的连接上都不同程度地消失过问题,最终造成绝缘垫起不到绝缘作用,进而形成轴电流。
所以我们要常常检查轴承座的绝缘强度,用500V摇表测量,绝缘不得低于0.5MSZo
6.保持轴与轴瓦之间润滑绝缘介质油的纯度,发觉油中带水必需进行过滤处理,否则油膜的绝缘强度不能满意要求,简单被低电压击穿。
一般通过以上处理,电动机的轴电流微乎其微,对电动机构不成实质危害。
现场实践证明,经上述方式处理后实际使用寿命可由原几十个小时提高到上万小时,效果比较明显,尤其对高压电动机轴电流的
防范效果好。
变频调速电机轴电流产生机理及措施摘要:简要分析了变频调速电机轴电流产生的主要原因,并提出了针对性的处理建议,通过这些改进,可有效地减少轴电流对轴承侵蚀的发生机率,提高电机的运行可靠性。
关键词:轴电流;绝缘轴承;绝缘端盖0 引言随着单机容量的逐渐增大和变频供电设备的推广使用,轴电流成为电机轴承损伤的一个严重问题。
电机的主轴在磁场中旋转,磁路不对称、静电效应、轴的永久磁化等因素,特别是PWM变频器供电的电机,由于变频器脉冲式的供电方式,输出的共模电压不为零,共模电压作用于绕组,与杂散耦合电容形成共模电流通路,经过两端轴承油膜-端盖形成通路的轴电流就是其中一部分。
轴电压的波形具有复杂的谐波脉冲分量,在正常情况下轴电压较低时,轴承油膜就能起到良好的绝缘、润滑作用。
但是由于某些原因当轴电压提高的一定的数值,就会击穿油膜放电,不但会破坏油膜的稳定性,使润滑脂逐渐劣化,同时,由于轴电流从轴承的金属接触点通过,由于接触点很小,电流密度很大,这就有可能形成了一个的电火花加工电流,在瞬间产生局部高温,使击穿点局部熔化,在滚道内表面出现很多小凹坑,轴承运行条件逐渐变差,最终,轴承会因机械磨损加具而失效。
如下图所示:附图一杂散电容及共模电流通路Cwf-定子绕组与定子铁心的耦合电容Crf-定子铁心与转子的耦合电容Cwr-定子绕组与转子的耦合电容Cb-轴承油膜的等效电容1 预防措施一:绝缘轴承1.1绝缘轴承结构及优点:绝缘轴承分为内圈涂层绝缘轴承、外圈涂层绝缘轴承和使用陶瓷材料滚动体的绝缘轴承。
前两种绝缘轴承的涂层以等离子喷涂的方式将陶瓷材料涂覆在轴承的内、外圈表面,这种陶瓷材料在潮湿的环境中依然能够保持良好的绝缘性能;陶瓷材料滚动体绝缘轴承是直接将陶瓷材料的制作成滚动体,这种轴承体电阻非常大,可以有效的隔断轴电流。
附图二采用绝缘轴承的的轴承单元示意图1.2绝缘轴承的缺点:需要直接采购绝缘轴承,这种绝缘轴承国内基本不生产,几乎全部依赖进口。
变频电机轴电流产生的原理分析及应对措施概述在变频电机应用过程中,轴电流问题经常会受到重视。
因为轴电流大大影响电机运行稳定性和寿命,通过分析轴电流的产生原理,我们可以采取一些有效的应对措施,提高电机的使用效果和寿命。
本文将对变频电机轴电流产生的原理进行分析,并提出相应的解决方案。
变频电机轴电流产生原理声磁耦合原理在变频电机开关管的控制下,电机的电源电压不断变换,产生频繁的电磁波动。
这种电磁波动可以锁定电机铁芯磁路的频率,从而产生定子和转子之间的声磁耦合作用。
这种声磁耦合效应可以产生轴电流。
物理机制当电机旋转时,定子和转子之间会产生磁场差异。
当电机被反向运行时,传递磁场的磁通量会转移。
这种磁通量变化会在转动轴上产生感应电流,进而导致轴电流。
因此,当电机发生反转现象时,会产生轴电流。
频率问题电机轴电流的产生主要取决于电机的运行频率。
当电机运行频率低于10Hz时,一般不会产生轴电流。
而当运行频率达到10Hz以上时,轴电流的产生率逐渐增加。
当运行频率达到50Hz甚至更高时,轴电流的产生率会非常高。
变频电机轴电流应对措施为了解决变频电机的轴电流问题,我们可以采取以下措施。
实施反电动势降噪措施在电机运行的过程中,特别是当电机运行频率过高时,电机会产生反电动势,这种反电动势也会沿轴线产生电压,引发轴电流。
因此,我们可以针对电机产生的反电动势进行降噪措施,如在电路中加装反电动势滤波器、加装对称容量、限流电容等措施,有效减少轴电流的产生率。
加装零序电流保护当电机运行频率达到一定程度时,轴电流的产生率明显增加。
在这种情况下,加装零序电流保护装置可以有效降低轴电流的产生率,从而减少电机的损坏风险。
同时,这种零序电流保护装置还可以有效检测其它故障,如短路、接地等问题。
采用卟啉弱磁环电机的铁芯一般是由硅钢片构成,硅钢片中还会含有铝、钚、卟啉等元素,其中,卟啉是一种磁性很弱的元素。
我们可以通过在变频电机的铁芯中加入一定比例的卟啉物质,来有效降低电机磁强度,从而减少轴电流的产生。
电机的轴电流的解决方法介绍电机的轴电流是指电机在运行过程中,电流通过电机的轴向流过的现象。
轴电流的存在可能会导致电机温升加剧、轴承磨损加快、电机寿命缩短等问题。
因此,解决轴电流问题对于保护电机和提高其可靠性至关重要。
轴电流的成因轴电流的产生通常有以下几个原因: 1. 磁通泄漏:磁通泄漏会导致部分磁通通过轴向流到电机的轴上,导致轴电流的产生。
2. 涡流损耗:当电机磁场变化时,轴材质中存在的导电性杂质会产生涡流,形成额外的电流流过轴。
3. 斜坡牧流现象:电机转子做高速旋转时,由于受到电动势的作用,会导致轴电流的产生。
影响轴电流的因素影响轴电流大小的因素有很多,包括: 1. 电机设计参数:电机的设计参数,如磁场分布、定子槽形状等,会直接影响轴电流的大小。
2. 轴材质:轴的导电性以及杂质含量都会对轴电流产生影响。
3. 工作条件:电机的负载、工作环境温度等工作条件也会对轴电流产生一定的影响。
解决方法为了解决电机的轴电流问题,可以从以下几个方面入手:1. 优化电机设计通过优化电机的设计,可以减少磁通泄漏和涡流损耗,从而降低轴电流的大小。
具体的优化方法包括: - 优化定子绕组的布局和形状,减少磁通泄漏; - 采用合适的轴材质和制造工艺,减少涡流损耗; - 通过计算机仿真和实验测试,不断优化电机的设计参数。
2. 使用电机防护装置为了保护电机免受轴电流的侵害,可以安装一些专门的电机防护装置,如轴电流保护器。
轴电流保护器能够感知轴电流的存在,并及时采取措施,如降低负载、切断电源等,以保护电机的安全运行。
3. 控制电机工作条件合理控制电机的工作条件,对于降低轴电流也有一定的作用。
具体的控制方法包括:- 控制电机的负载,避免过载运行; - 保持电机周围的工作环境温度适宜,避免过热导致轴电流增大。
4. 轴电流监测定期对电机的轴电流进行监测,可以及时发现轴电流异常,采取相应的措施。
轴电流监测可以通过专用的电流传感器实现,将监测到的电流信号传输到监测系统中进行分析和处理。
大型交流异步电动机轴电流的危害与防治大型交流异步电动机是现代工业生产中广泛应用的重要设备之一,它的主要特点是结构简单、制造工艺成熟、运维成本低,因此被广泛应用于工厂、矿山和建筑等领域。
然而,随着电机的长时间运行,存在着一些潜在的问题,其中之一就是轴电流的危害。
本文将从大型交流异步电动机轴电流的产生机理、危害以及防治措施三个方面进行论述。
首先,我们来讨论大型交流异步电动机轴电流产生的机理。
大型交流异步电动机的转子电阻并非为零,因此在电机正常运行时,转子电路中将会存在一定的电流。
由于转子电阻的存在,转子电流会通过电机的轴承,形成一条回路,从而导致轴承及周围的部件产生电流。
这种电流通常被称为轴电流。
接下来我们来探讨大型交流异步电动机轴电流的危害。
首先,轴电流会导致轴承的过早失效。
当轴电流通过电机的轴承时,将会在轴承内部产生电流流动所引起的电化学反应。
这些反应将产生化学氧化物,导致轴承的表面产生细小的东西结构和凹坑。
随着时间的推移,这些结构和凹坑会逐渐扩大,最终导致轴承失效。
其次,轴电流还会引起电刷和电机定子绕组的磨损。
当轴电流通过电刷和电机定子绕组时,会在其表面产生电弧,进而引起局部的高温和磨损。
这种磨损不仅会影响电刷和定子绕组的寿命,还可能导致电刷和定子绕组的故障。
此外,轴电流还会引起电机中的电磁干扰,对其他电气设备产生干扰。
为了防止大型交流异步电动机轴电流的危害,我们可以采取以下一些措施:首先,可以采用适当的隔离材料。
在电机的轴承和周围部位采用适当的隔离材料,可以阻断轴电流的回流路径,从而减小轴电流的流动。
其次,可以采用电机轴电流监测系统。
通过安装电机轴电流监测系统,可以及时监测电机轴电流的大小和变化趋势。
一旦轴电流超过阈值,可以及时采取措施减少轴电流的流动。
此外,还可以对电机进行地电位连接。
通过将电机的框架和地线连接在一起,可以将轴电流引导到地线上,有效地减小了对轴承和其他部件的损害。
综上所述,大型交流异步电动机轴电流虽然在电机运行过程中存在一定的危害,但通过采用适当的防治措施,可以有效地减小轴电流对电机的损害。
解决方案编号:YTO-FS-PD621电动机轴电流的防范措施通用版The Problems, Defects, Requirements, Etc. That Have Been Reflected Or Can Be Expected, And A Solution Proposed T o Solve The Overall Problem Can Ensure The Rapid And Effective Implementation.标准/ 权威/ 规范/ 实用Authoritative And Practical Standards电动机轴电流的防范措施通用版使用提示:本解决方案文件可用于已经体现出的,或者可以预期的问题、不足、缺陷、需求等等,所提出的一个解决整体问题的方案(建议书、计划表),同时能够确保加以快速有效的执行。
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一、轴电压、轴电流的产生在电动机运行过程中,如果在电机两轴承端或转轴与轴承间存在轴电流时,将会大大缩短电机轴承的使用寿命,严重时只能运行几小时。
1.磁不平衡产生轴电压交流异步电动机在正弦交变的电压下运行时,其转子处在正弦交变的磁场中。
由于电动机定转子扇形冲片、硅钢片等叠装因素,再加上铁芯槽、通风孔等的存在,在磁路中造成不平衡的磁阻。
当电动机的定子铁芯圆周方向上的磁阻发生不平衡时,便产生与轴相交链的交变磁通,从而产生交变电势。
当电动机转动即磁极旋转,通过各磁极的磁通发生了变化,在轴的两端感应出轴电压,产生了与轴相交链的磁通。
随着磁极的旋转,与轴相交链的磁通交替变化,这种电压是延轴向而产生的,如果与轴两侧的轴承形成闭合回路,就产生了轴电流。
一般情况下这种轴电压大约为1-2V。
2.逆变供电产生轴电压电动机采用逆变供电运行时,供电电压含有高次谐波分量,使定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应从而产生轴电压。
异步电动机的定子绕组是嵌人定子铁芯槽内的,定子绕组的匝间以及定子绕组和电动机机座之间均存在分布电容,当通用变频器在高载频下运行时,逆变器的共模电压产生急剧变化,会通过电动机绕组的分布电容由电动机的外壳到接地端之间形成漏电流。
有关电机轴电流的知识及预防措施前言:冀东水泥滦县公司于2006年1月发现原料立磨主减速机输入轴严重异音,3月份更换轴承,轴承滚柱表面呈洗衣搓板形状见图片。
运行1个多月,又出现了异音,5月机械人员拆开检查后发现,轴承又是同样损坏,未找出其他原因,更换了轴承。
运行不到1个月,又出现了异音,监护运行到9月份,请日本宇部专家鉴定是主电机(沈阳电机)漏电,形成轴电流传到主减速机输入轴,所致轴承反复损坏。
措施:现已更换轴承,增加接地碳刷,目前运行良好。
事故共更换5盘轴承,4盘SKF32248J3,一盘FAG23251/C3。
共损失27万圆。
产生原因轴电压和轴电流的产生:轴电压是电动机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压,电动机的轴电压一般很低,但电流回路的阻抗很小,所以电机一旦出现轴电压,将油膜击穿,将有很大的轴电流产生。
轴承在轴电流作用下,滚道、滚动体表面呈现洗衣搓板状的烧痕,只能使用几个月甚至几天。
其产生原因一般有以下几种:(1) 磁不平衡产生轴电压电动机由于扇形冲片、硅钢片叠装因素,再加上铁芯槽、通风孔等的存在,造成在磁路中存在不平衡的磁阻,并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴,在轴的两端感应出轴电压。
轴上存在剩余磁通起单极发电机作用。
(2) 逆变供电产生轴电压电动机采用变频器供电运行时,由于电源电压含有较高次的谐波分量,在电压dv/dt脉冲分量的作用下,定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应,使轴的电位发生变化,从而产生轴电压。
(3) 静电感应产生轴电压在电动机运行的现场周围有较多的高压设备,在强电场的作用下,在转轴的两端感应出轴电压。
(4) 外部电源的介入产生轴电压,由于运行现场接线比较多,尤其大电机。
保护、测量元件接线较多,带电线头搭接在轴上,便会产生轴电压。
轴电压建立起来后,一旦在转轴及机座、壳体间形成通路,就产生轴电流。
(5) 转子绕组发生接地,产生接地电流。
预防措施:可用万用表测量轴电压。
轴电流的产生及预防措施1、轴电压的产生轴电压是电动机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压,其产生原因一般有以下几种:(1)磁不平衡产生轴电压电动机由于扇形冲片、硅钢片等叠装因素,再加上铁芯槽、通风孔等的存在,造成在磁路中存在不平衡的磁阻,并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴,在轴的两端感应出轴电压。
(2)逆变供电产生轴电压电动机采用逆变供电运行时,由于电源电压含有较高次的谐波分量,在电压脉冲分量的作用下,定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应,使转轴的电位发生变化,从而产生轴电压。
(3)静电感应产生轴电压在电动机运行的现场周围有较多的高压设备,在强电场的作用下,在转轴的两端感应出轴电压。
(4)外部电源的介入产生轴电压由于运行现场接线比较繁杂,尤其大电机保护、测量元件接线较多,哪一根带电线头搭接在转轴上,便会产生轴电压。
2、轴电流的产生如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。
轴电压建立起来后,一旦在转轴及机座、壳体间形成通路,就产生轴电流。
3、轴电流的危害正常情况下,转轴与轴承间有润滑油膜的存在,起到绝缘的作用。
对于较低的轴电压,这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能,不会产生轴电流。
但是当轴电压增加到一定数值时,尤其在电动机启动时,轴承内的润滑油膜还未稳定形成,轴电压将击穿油膜而放电,构成回路,轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过,由于该金属接触点很小,所以这些点的电流密度大,在瞬间产生高温,使轴承局部烧熔,被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅,于是在轴承内表面上烧出小凹坑。
一般由于转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金的高,通常表现出来的症状是轴承内表面被压出条状电弧伤痕。
4、轴电流的防范针对轴电流形成的根本原因,一般在现场采用如下防范措施:(1) 在轴端安装接地碳刷,以降低轴电位,使接地碳刷可靠接地,并且与转轴可靠接触,保证转轴电位为零电位,以此消除轴电流。
(2) 为防止磁不平衡等原因产生轴电流,往往在非轴伸端的轴承座和轴承支架处加绝缘隔板,以切断轴电流的回路。
大型交流异步电动机轴电流的危害与防治随着工业自动化的不断发展,大型交流异步电动机在生产过程中扮演着越来越重要的角色。
但是,在电机运行过程中,会出现一种被称为“轴电流”的现象,给电动机带来了严重的危害。
本文将介绍大型交流异步电动机轴电流的危害及其防治方法。
1. 什么是轴电流?在大型交流异步电动机的运行过程中,由于磁场的变化和电机中电容的存在,就会产生一种电磁感应力。
这种电磁感应力会引起电动机的导轴上出现电压,产生一个旋转电场。
如果此时旋转电场的频率与电容处的谐振频率相同,就会在电动机轴上产生轴电流。
2. 轴电流的危害轴电流的产生会给大型交流异步电动机带来许多危害,主要表现在以下几个方面:2.1. 轴承损坏轴电流产生后,极易导致电机轴承损坏。
由于轴电流的特殊性质,会在轴承中产生高频振动和电化学腐蚀等现象,从而缩短轴承的寿命。
2.2. 绝缘损坏轴电流的存在会导致电机的绝缘材料容易老化和损坏,从而使电机的可靠性下降。
2.3. 电机噪音轴电流会引起电机内部的振动和共振,导致电机噪音较大,影响电机的工作环境。
2.4. 功率下降轴电流的存在也会影响电机输出功率的稳定性,从而导致电机输出功率下降。
3. 轴电流的防治为了有效地防止轴电流的产生,需要采取以下一些措施:3.1. 设计优化在电机的设计中,应考虑减少轴电流的产生,例如通过改善电机结构、改善电机绝缘等方面进行优化。
3.2. 安装滤波器在电机的电路中增加滤波器,可以有效地减少轴电流的产生,从而延长电机寿命。
3.3. 地轴法地轴法是一种常用的防治轴电流的方法。
通过在电机轴上连接一个低阻抗的导体,将轴电流导入地,从而达到防治轴电流的效果。
4. 总结大型交流异步电动机轴电流的危害不容忽视,是否能有效防治轴电流是电机可靠性的重要判断标准之一。
在实际的生产中,需要对轴电流的产生及其危害进行充分了解,并采取有效的防治措施,以提高电机的可靠性和运行效率。
轴电流的产生原因及消除措施轴电流是变频电机、大型电机、高压电机和发电机的一大质量杀手,对于电机轴承系统的伤害极大。
由于轴电流防范措施不到位发生的轴承系统故障案例比比皆是。
轴电流的特点是低电压大电流,对轴承系统的伤害可以说是防不胜防。
轴电流的产生缘于轴电压和闭合回路,磁路不平衡、逆变供电、静电感应、静电荷及外界的电源干扰都有可能产生轴电压,逆变供电为何会产生轴电压。
电动机采用逆变供电运行时,供电电压含有高次谐波分量,使定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应,从而产生轴电压。
异步电动机的定子绕组是嵌人定子铁芯槽内的,定子绕组的匝间以及定子绕组和电动机机座之间均存在分布电容,当通用变频器在高载频下运行时,逆变器的共模电压产生急剧变化,会通过电动机绕组的分的分布电容由电动机的外壳到接地端之间形成漏电流。
该漏电流有可能形成放射性和传导性两类电磁干扰。
而由于电动机磁路的不平衡,静电感应和共模电压都是产生轴电压和轴电流的起因。
轴电压的幅值一般较小,但是达到一定值后就会击穿轴承润滑油膜,通过轴承形面一个闭合回路,较大的轴电流会导致轴承在很短时间内因发热烧蚀。
因轴电流烧毁的轴承会在轴承内圈外表面上留下类似搓板状的痕迹。
要解决轴电流问题可以从消除轴电压或切断回路两个途径进行解决。
1、在电机的设计环节、制造过程都采取必要的措施比如在端盖、轴承套上增加必要的绝缘措施,对于小规格产品可以采用绝缘轴承,也可以在使用环节增加泄流碳刷。
从使用的角度分析,在零部件上采取断路措施是一劳永逸的措施,而采用导流的方式就可能存在碳刷装置的更换问题,至少在电机的维护保养周期内碳刷系统不要发生问题。
2、采用绝缘轴承绝缘轴承与普通缘轴承的尺寸、承载能力都是一样的,区别是绝缘轴承能够非常好地阻止电流的通过,绝缘轴承可避免电腐蚀所造成的损害,因此比普通轴承应用在电机中可保障运行更可靠,绝缘轴承可避免感应电流对轴承的电蚀作用,防止电流对润滑脂和滚动体、滚道造成损坏。
永磁直流无刷、变频电机轴电流的产生及防止摘要:阐述永磁直流无刷、变频电机轴电流产生的机理及危害,介绍了常用防止轴电流的解决方案及成本优劣,提出了当前安全可靠、成本最优的绝缘轴承方法的应用。
关键词:直流无刷、变频电机;轴电流;成本;绝缘轴承随着电子技术发展和电机高能效产品换代趋势,永磁直流无刷电机、异步低压变频调速系统等高效电机产品应用越来越广泛,近几年在中央空调、水泵等主要能耗行业应用尤为明显。
永磁直流无刷电机或者变频电机均采用PWM技术,在使用过程中容易产生轴电流,轴承容易因轴电流失效,严重时会使转轴受到损坏,导致设备故障及外壳带电等,甚至威胁到人身安全。
1. 变频电机轴电流产生的机理及危害1)磁路磁场不平衡产生轴电流电动机由于硅钢片材料的方向性以及叠装因素,再加上通风槽、扣片槽等存在,造成电机在正弦交变的电压下运转时,磁路中存在不平衡的磁阻,定子铁芯圆周方向上的磁阻发生不平衡时,通过各磁极的磁通发生了变化,在轴的两端感应出轴电压,产生了与轴相交链的磁通。
随着磁极的旋转,与轴两侧的轴承形成闭合回路,就产生了轴电流。
2)静电感应产生轴电流在电动机运行现场周围分布的高压设备产生的强电场作用下,在转轴的两端感应出轴电压,存在的电势差会产生轴电流。
3)逆变供电产生轴电流电动机采用逆变供电运行时,供电电压含有高次谐波分量,使定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应从而产生轴电流。
4)静电荷电动机在运行过程中,负载方面的流体与转体运行磨擦而在旋转体上产生静电荷,电荷逐渐积累便产生轴电压。
轴电压建立起来后,一旦在转轴及机座、壳体间形成通路,就产生轴电流。
5)外部电源大电机多会应用PTC、PTO以及PT100等热敏保护元件,这些元件线路繁杂,一旦裸露的带电体与电机的转轴接触,外部电源的介入直接产生了轴电压。
综上所述,电动机的轴电流是由于电机磁路不对称、逆变供电等原因产生,轴电流路线见图1。
以上原因产生的轴电压或者轴电流,量值达到足以击穿轴承润滑脂油膜时,将通过轴承内圈、滚动体、外圈与电机的端盖壳体形成回路,即产生轴承电蚀现象。
永磁同步电机轴电流一、引言永磁同步电机作为一种高效、环保的电机,在许多领域得到广泛应用。
然而,在实际应用中,永磁同步电机常常会出现轴电流的问题,这不仅会影响电机的正常运行,还可能引发安全事故。
本文将就永磁同步电机轴电流的产生、影响及预防措施进行深入探讨。
二、永磁同步电机轴电流的产生永磁同步电机轴电流的产生主要源于以下几个方面:1.磁场不对称:由于制造工艺、材料特性等因素的影响,永磁同步电机的磁场可能会存在不对称的现象,从而在电机的轴上产生电流。
2.机械转动摩擦:电机的机械转动部分在运行过程中会产生摩擦,摩擦产生的电荷会在轴上聚集,形成轴电流。
3.外部电源的干扰:外部电源的干扰也可能通过电机的转子部分耦合到轴上,从而产生轴电流。
三、轴电流对永磁同步电机的影响轴电流的存在会对永磁同步电机产生一系列不良影响:1.轴承损坏:轴电流会在轴承中产生涡流,从而导致轴承发热、磨损甚至烧毁,严重影响电机的正常运行。
2.磁场干扰:轴电流可能会对电机的磁场产生干扰,影响电机的性能和效率。
3.安全问题:过大的轴电流可能导致电火花产生,引发安全事故。
四、预防轴电流的措施为预防永磁同步电机轴电流的产生和减小其对电机的不良影响,可采取以下措施:1.优化电机设计:通过优化电机的设计,减小磁场不对称和机械转动摩擦,从而降低轴电流的产生。
2.增加接地保护:通过在电机外壳增加接地保护,将轴电流引入地下,防止其对电机内部元件的损害。
3.安装绝缘轴承:在电机轴承中安装绝缘轴承,可以有效防止轴电流通过轴承产生涡流。
4.使用滤波器:在电机的输入端安装滤波器,可以有效抑制外部电源对电机轴电流的干扰。
5.定期维护检查:定期对电机进行维护检查,特别是对轴承部分的检查和润滑,可以及时发现并解决轴电流问题。
五、未来研究方向随着永磁同步电机的广泛应用和技术的不断发展,对于轴电流的研究也需要不断深入。
未来的研究可以从以下几个方面展开:1.深入研究轴电流产生的机理,进一步优化电机的设计,提高电机的性能和稳定性。
电动机产生轴电流的原因分析及措施赵敬贤摘要:目前很多大中型电动机由于各种原因产生轴电压、轴电流,而轴电流对电动机危害极大,尤其是对轴承电腐蚀及其严重。
以我厂4台浆液循环泵电动机为例,阐述轴电压、轴电流产生的原因、措施及产生的社会效益。
验证本文电动机轴电流处理的可行性和正确性。
关键词:电动机;轴电流;原因;措施由于电动机轴电流的存在,对轴承腐蚀极为严重,轻者运行3个月左右,重着几个小时,为此我们通过在转子轴伸端安装接地电刷,在非轴伸端的轴承小盖加装绝缘垫、螺栓绝缘套及螺栓垫圈,彻底的消除了产生轴电流的问题。
1、以我厂4台浆液循环泵电动机为例,型号:YKK5002-4,电压:6kV,功率:900kW,电流::101.7A,转速:1489r/min,绝缘等级:F,轴伸端轴承:NU228,非轴伸端轴承:6328,润滑脂为长城锂基脂。
4台电机自投运以来,由于电机非驱动端轴承温度突然升高(达到80℃)的原因,平均每3个月就要更换非驱动端轴承一次,轴承均更换的进口斯凯孚轴承并且更换埃索N2润滑脂,正常运行一段时间后,情况又逐渐开始恶化,严重影响了机组安全高效运行。
2、造成轴承烧损的原因分析2016年2月份在B浆液循环泵电动机运行中发现非驱动端轴承小盖外面有润滑脂流出,解体检查发现轴承滑道有凸凹斑点及条状灼痕,用500V摇表测量,测量轴承绝缘0MΩ,断定由于轴电流的电腐蚀,造成轴承过热。
3、产生轴电流原因电动机产生轴电流的途径主要是转轴两端有轴电压,存在电位差,产生轴电流。
轴电压的产生归纳为以下几点:3.1制造厂质量原因制造厂在制造电动机时定、转子沿铁芯圆周方向磁阻不均,产生与转轴交链的磁通,从而产生感应电动势,转轴上有剩余磁通存在。
3.2磁不平衡产生轴电压交流异步电动机在正弦交流变的电压下运行,其转子处在正弦交流变的磁场中,由于电动机定、转子扇形冲片、硅钢叠片等因素,再加上铁芯、通风孔等的存在,在磁路中造成不平衡磁阻,当电动机定、转子沿铁芯圆周方向磁阻不均,产生与转轴交链的磁通,从而产生感应电动势,转轴上有剩余磁通存在,在转轴的两端感应出轴电压,如果与转轴两端的轴承形成闭合回路,就产生了轴电流。
低频轴电流轴电流产生的原因是由于采用了变频技术,或者电机制造中产生的不对称,从而在电机转轴两端产生轴电流。
这些轴电流往往频率不高,属于低频轴电流。
一般而言,交流传动系统都会产生轴电流,但是大多数系统的轴电流幅值较小,没有达到危害程度。
如果系统的轴电流较大,可能会损坏电机轴承,甚至齿轮箱轴承。
因为滚动轴承的油膜一般比较薄,对轴电压比较敏感,轴电流流过滚动体与内外圈的细微接触点时,如果电压比较高,内外圈表面的接触面就会出现击穿的痕迹。
一般要求滚动轴承的轴电压小于300mV。
高频轴电流现代电机设计和制造工艺几乎已经消除了低频轴电流,但是现代交流传动系统由于采用PWM变频供电方式和使用IGBT等快速切换元件,所以在轴承上会产生高频电流脉冲。
如果这些脉冲的能量足够高,就会损坏轴承,被损坏轴承的形状呈间断的烧伤条纹典型三相正弦电源是平衡的,即三相的矢量和总是等于零。
由于前述PWM电源存在谐波,所以PWM电源的三相输出电压的矢量和不为零,导致中性点的电压不等于零,这个电压可以定义为共模电压源。
任何时候,当两个导体通过绝缘体隔离开后就产生电容。
例如,电缆的相线与PE线之间有PVC绝缘电容,所以电机绕组与外壳有镀层和片间绝缘有电容。
电缆间电容,尤其是电机内部的电缆间电容非常小,小电容意味着对低频的高阻抗,可以阻止低频杂散电流。
然而对于高频电流,即使电机内电容很小,也会产生一个低阻抗通道使电流可以通过。
每次三相逆变输出的一相由一种电压状态切换到另一种状态时,会产生一个正比于该电压的电流,通过输出电路所有元件的接地电容流向大地。
电流通过接地导体和逆变器的杂散电容流回电源。
由于系统不可避免地存在寄生电容,所以在较高的dv/dt下,高频电压会产生容性寄生电流。
高频轴电流有几种形式,有高频循环电流、轴对地电流、容性放电电流等。
低频轴电流的预防措施一般来说, 防止低频轴电流产生的常规措施有如下几种:(1) 增加接地碳刷, 使转轴接地;(2) 使用绝缘轴承;(3) 使用对称电缆;(4) 增加补偿变压器;(5) 增加绝缘板。
2024年大型交流异步电动机轴电流的危害与防治摘要:随着工业发展的不断推进,大型交流异步电动机在生产过程中得到了广泛的应用。
然而,由于电动机的运行特性以及外界因素的干扰,轴电流成为了引起电动机故障的一大问题。
本文将从轴电流的危害以及防治措施两个方面进行深入探讨,并提出解决问题的建议。
1. 引言大型交流异步电动机作为重要的动力发动机,广泛应用于制造、矿山、交通、能源等领域。
然而,在电动机运行过程中,由于设计不合理、负载突变、供电电网故障等原因,轴电流问题引起了人们的广泛关注。
2. 轴电流的危害轴电流的存在会对电动机本身以及相关设备产生各种危害,主要包括以下几个方面:2.1 轴电流对电动机的影响轴电流会在电动机定子和转子之间形成电流回路,导致转子上出现额外的磁场,加剧功率损耗,降低电机的效率。
同时,高轴电流还会引起电机发热过快,导致绝缘材料老化,甚至引发电机烧毁。
2.2 轴电流对电网的影响轴电流的存在会导致电机在运行过程中对电网产生非线性负载。
这会引起电网电压、电流的波动,并可能导致电网的电压不稳定,影响到其他设备的正常运行。
2.3 轴电流对其他设备的影响轴电流会通过电动机的轴承传递到带动设备上,导致轴承过热、磨损加剧,缩短轴承的使用寿命。
同样,高轴电流也会对传动装置产生冲击载荷,对设备的稳定性和可靠性造成影响。
3. 轴电流的防治措施为了解决轴电流问题,可以采取以下几种防治措施:3.1 电机设计与运行优化在电机设计过程中,要充分考虑各种因素对轴电流的影响,合理设计电机的结构,选择合适的材料和额定参数。
在电机的运行过程中,可降低电机负载变动频率,避免负载突变引起的轴电流问题。
3.2 使用合适的变频器变频器是调节电动机转速的重要设备,选择合适的变频器可以减小轴电流的幅值和频谱分布。
合理设置变频器的参数,控制电机的运行条件,可以有效降低轴电流的危害。
3.3 定期检测和维护定期对电动机进行检测,监测轴电流的变化情况,及时发现问题并进行处理。
低频轴电流
轴电流产生的原因是由于采用了变频技术,或者电机制造中产生的不对称,从而在电机转轴两端产生轴电流。
这些轴电流往往频率不高,属于低频轴电流。
一般而言,交流传动系统都会产生轴电流,但是大多数系统的轴电流幅值较小,没有达到危害程度。
如果系统的轴电流较大,可能会损坏电机轴承,甚至齿轮箱轴承。
因为滚动轴承的油膜一般比较薄,对轴电压比较敏感,轴电流流过滚动体与内外圈的细微接触点时,如果电压比较高,内外圈表面的接触面就会出现击穿的痕迹。
一般要求滚动轴承的轴电压小于300mV。
高频轴电流
现代电机设计和制造工艺几乎已经消除了低频轴电流,但是现代交流传动系统由于采用PWM变频供电方式和使用IGBT等快速切换元件,所以在轴承上会产生高频电流脉冲。
如果这些脉冲的能量足够高,就会损坏轴承,被损坏轴承的形状呈间断的烧伤条纹
典型三相正弦电源是平衡的,即三相的矢量和总是等于零。
由于前述PWM电源存在谐波,所以PWM电源的三相输出电压的矢量和不为零,导致中性点的电压不等于零,这个电压可以定义为共模电压源。
任何时候,当两个导体通过绝缘体隔离开后就产生电容。
例如,电缆的相线与PE线之间有PVC绝缘电容,所以电机绕组与外壳有镀层和片间绝缘有电容。
电缆间电容,尤其是电机内部的电缆间电容非常小,小电容意味着对低频的高阻抗,可以阻止低频杂散电流。
然而对于高频电流,即使电机内电容很小,也会产生一个低阻抗通道使电流可以通过。
每次三相逆变输出的一相由一种电压状态切换到另一种状态时,会产生一个正比于该电压的电流,通过输出电路所有元件的接地电容流向大地。
电流通过接地导体和逆变器的杂散电容流回电源。
由于系统不可避免地存在寄生电容,所以在较高的dv/dt下,高频电压会产生容性寄生电流。
高频轴电流有几种形式,有高频循环电流、轴对地电流、容性放电电流等。
低频轴电流的预防措施
一般来说, 防止低频轴电流产生的常规措施有如下几种:
(1) 增加接地碳刷, 使转轴接地;
(2) 使用绝缘轴承;
(3) 使用对称电缆;
(4) 增加补偿变压器;
(5) 增加绝缘板。
高频轴电流的预防措施
(1) 选择正确的电缆
;必须选用对称的多芯电缆,电缆的接地线(PE,保护接地)必须对称排列;
;电缆的屏蔽层选用铜编制带,因为铜的导电性能优越,屏蔽效果比较好;
;屏蔽层的总截面积应不小于相线的1/2;
;电缆头两端做360°的接头,并分别与变频柜和电机内接地端连接。
(2) 安装高频滤波器
只要变频器处的高频谐波存在,就会产生共模电流,所以如果能够对高频电流进行衰减,则可以在源头上抑制轴电流。
在变频器的输出线上安装共模滤波器,具体措施为:在三相对称电缆的外面套上滤波器磁环,使高频电流在磁环中被吸收。
由于高频电流会产生高频磁场,所以滤波器可以做成非接触式。
开关电源滤波器中的电容一般要求电感值比较小,这样谐振频率高,抑制高频电流的效果好。
某线材厂主电机的变频柜内已经安装了共模滤波器,与安装前相比,在电机侧的高频电流值明显有所下降。
(3) 均衡接地电压
由于存在杂散电容,在同一根电缆的屏蔽层(都已接地)上两端(逆变器侧与电机侧)的地电压实际上并非完全一致,这样在电缆上存在压降,就会存在电流。
所以,可以考虑均衡接地电压,降低电缆屏蔽层上的压降,从而降低轴电流。
具体做法是在现场安装一个共用接地母排,然后将各电机接地端子与之相连接。
由于变频柜内的接地线是引自系统总的接地装置,从而将电机与逆变器的接地电压均衡,降低电压降。
另外,可以考虑降低电机电缆屏蔽线的接地电阻,使该电缆上部分电流在通过电机轴承之前直接接地,分流流经轴承的电流。