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浅析轴电流与大电机质量控制

2019-11-27 17:10:31     来源:电机技术日参        

【大比特导读】电机带有载流导线和磁性回路结构,通常会导致轴的磁化或引起脉动磁通。脉动磁通在轴、轴承和机壳形成的回路中感生电压,于是有轴电流流过回路,轴和滑动轴瓦表面、或滚动轴承和轴承套表面受到损坏,表象为摩擦和发热增加、滚动轴承的运转性能恶化等。

正在午休的Ms.参接到一位朋友的电话,问电机有轴电流究竟是怎么回事?有没办法消除?听口气非常急切,恨不得Ms.参即刻能赶到。原来,他公司旗下冶炼厂的一个回转窑停了,原因是驱动电机轴抱死触发了过流保护系统。听电气维修的师傅说,轴电流烧蚀轴承而发生抱轴,顾不上休息就忙不迭地给Ms.参打了电话,毕竟停机每一分钟损失都巨大! 轴电流!又是这个敏感字眼,我们今天再说道说道。

轴电流究竟是怎么回事?

电机带有载流导线和磁性回路结构,通常会导致轴的磁化或引起脉动磁通。脉动磁通在轴、轴承和机壳形成的回路中感生电压,于是有轴电流流过回路,轴和滑动轴瓦表面、或滚动轴承和轴承套表面受到损坏,表象为摩擦和发热增加、滚动轴承的运转性能恶化等。

轴电流r的危害

在电动机运行过程中,如果在两端轴承滚动体和轴承圈之间、或电机转轴与轴承间有轴电流,电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行千把小时,严重的甚至只能运行几小时或更短时间,给现场安全生产带来极大的影响。

轴电流对轴承的破坏大致有以下两类典型症状:

●烧熔滑动轴承低熔点合金

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或轴承内表面被压出条状电弧伤痕。

●滚动轴承抱死或散架

滚动体表面和轴承圈滚道表面因轴电流的烧蚀,轻者发热、温度异常,重者相互抱死或散架触发过流保护停机,甚至导致烧毁电机。

轴电流产生原因剖析

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。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,产生各类危害事故。可见轴电压是内在因素,分析轴电流的产生关键得搞清楚轴电压。

轴的磁化1)电机中环绕轴的各种闭合回路。电刷刷架装置到集电环、电枢串联回路、换向极绕组、补偿绕组及各种连线,均有能使轴产生磁化的作用。若各类轴磁化的因素不加以抵消,就会产生轴磁化的现象。

2)有的特种电机凸极转子每间隔一个磁极设置一个励磁线圈,这种励磁线圈产生的磁通不仅通过无励磁线圈相邻极,也可通过轴、机壳和定子铁心构成闭合磁回路,导致轴磁化。

3)转子运转不同心

零部件制造精度、装配误差及其它各种因素,转子运转时和定子不完全同心,造成磁路不对称,同样会导致轴磁化。

定子磁轭中由脉动磁通所感生的轴电压1)机座有接缝的电机。当一个有两个接缝机座和4级转子的电机运转时,其定子磁轭中的磁通总和不是任何时间均为零,其值是脉动的。这种脉动磁通在“轴—轴承—机壳”回路中感应电压。

2)转子支撑偏心。转子支撑偏心也会产生脉动磁通,同样会在轴中感生交流电压。

3)冲片叠装等因素。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,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。

逆变供电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。

静电感应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。

外部电源的介入

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。

其他原因静电荷的积累、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:

●轴端安装接地碳刷

使接地碳刷可靠接地且与转轴可靠接触,保证转轴电位为零电位,以此消除轴电流。

●加绝缘隔板

为防止磁不平衡等原因产生的轴电流,可在非轴伸端轴承座和轴承支架处加绝缘隔板,切断轴电流的回路。

●加强绝缘防护

为了避免其他电动机附件导线绝缘破损造成的轴电流,应定期细致检查并加强导线或垫片绝缘,以消除不必要的轴电流隐患。

一般通过以上处理,大多电动机的轴电流微乎其微,已对电动机构不成实质上危害。

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