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適用于通用傳動(dòng)系統(tǒng)的普通籠型異步電動(dòng)機(jī)，也適用于在變頻調(diào)速系統(tǒng)上使用，因此，由變頻器供電的籠型變頻異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)(機(jī)座號(hào)和尺寸)均可參照通用的籠型異步電動(dòng)機(jī)。但要注意的是，由于變頻電機(jī)在各種不同的頻率下運(yùn)行，所以在設(shè)計(jì)制造籠型變頻異步電動(dòng)機(jī)時(shí)要注意這一因素對(duì)電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的各種不良影響，其中一個(gè)最主要的影響是變頻電機(jī)運(yùn)行時(shí)軸電流對(duì)電機(jī)軸承的影響，為此本文將著重從以下幾個(gè)方面來分析闡述變頻電機(jī)軸電流對(duì)電機(jī)軸承產(chǎn)生的影響，以及防范措施。
1軸承電流的種類及產(chǎn)生的原因
1.1低頻軸承電流電動(dòng)機(jī)磁路不對(duì)稱會(huì)產(chǎn)生低頻軸承電流，這種現(xiàn)象在容量大于400kW的電動(dòng)機(jī)中常見，這是因?yàn)�，不�?duì)稱的磁路會(huì)在磁軛中產(chǎn)生環(huán)形交流磁通(環(huán)狀磁通)，從而在所示的由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸、軸承、端蓋和電動(dòng)機(jī)定子機(jī)座組成的導(dǎo)電性回路中產(chǎn)生交流感應(yīng)電壓，當(dāng)此感應(yīng)電壓破壞了軸承潤滑劑的絕緣能力后，電流就會(huì)流過包括電動(dòng)機(jī)前后軸承在內(nèi)的這個(gè)回路。
1.2高頻軸承電流
1.2.1高頻軸承電流產(chǎn)生的原因工頻三相正弦電源電壓是平衡對(duì)稱的，因此，其中性點(diǎn)電壓為零，可是變頻器的輸出電壓是通過PWM脈寬調(diào)制產(chǎn)生的，既通過逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)變成三相正弦交流電壓，雖然其基頻分量是對(duì)稱平衡的，但由于在逆變單元中二極管的開斷不可能絕對(duì)同步，故可產(chǎn)生不對(duì)稱的高次諧波，導(dǎo)致零序電壓分量增大，即中性點(diǎn)電壓不為零。標(biāo)準(zhǔn)TS60034-25cIEC.2004(E)中將此零序電壓定義為共模電壓，此電壓可以在負(fù)載電動(dòng)機(jī)繞組的中性點(diǎn)處測得，其頻率與逆變單元中二極管的開斷頻率相同，其幅值與直流母線電壓成正比。標(biāo)準(zhǔn)TS60034-25cIEC.2004(E)規(guī)定由共模電壓產(chǎn)生的軸承電流叫高頻軸承電流。
1.2.2高頻軸電流的種類
高頻軸承電流有以下三種。
(1)在共模電壓作用下，由沿定子軛循環(huán)的高頻磁通產(chǎn)生高頻感應(yīng)電壓，當(dāng)此感應(yīng)電壓高到夠破壞軸承潤滑劑的絕緣時(shí)，所產(chǎn)生的沿軸承、軸和定子機(jī)座連成的回路中流動(dòng)的循環(huán)電流IC。
(2)在共模電壓作用下，在電動(dòng)機(jī)機(jī)座和變頻器機(jī)架之間會(huì)出現(xiàn)超過100V的電壓降，泄漏到定子機(jī)座中的電流通過金屬聯(lián)軸器與從動(dòng)機(jī)械設(shè)備回流到變頻器中，所形成的軸接地電流IS。
(3)在高頻共模電壓作用下，電動(dòng)機(jī)內(nèi)的各種雜散電容形成的阻抗變小，從而為電流流通提供低阻抗路徑，故當(dāng)電機(jī)內(nèi)部的電容放電時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生高頻的軸承電流IPE。該電流通過變頻器的接地導(dǎo)體和電容返回電源。2軸承電流的危害流入軸承中的電流變化快，其變化速率取決于軸承的工藝，當(dāng)軸承的滾珠被潤滑劑完全浸沒不導(dǎo)電時(shí)，此時(shí)存在的軸承電容處于靜電充電狀態(tài)，如果靜電充電的電壓超出軸承潤滑劑的絕緣性能，就將破壞軸承潤滑劑形成的油膜，此外電動(dòng)機(jī)磁路不對(duì)稱產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也能破壞軸承潤滑劑的絕緣性能進(jìn)而形成較大的軸承電流，當(dāng)軸承電流的密度超過1.5A/mm后，軸承的性能將嚴(yán)重惡化，滾動(dòng)軸承的滾珠和軸承室將出現(xiàn)腐蝕，滑動(dòng)軸承的情況稍好一些，但時(shí)間一長軸瓦和軸承處將出現(xiàn)點(diǎn)狀微孔并在其底部有發(fā)黑現(xiàn)象。
3軸承電流損傷預(yù)防方法
3.1基本方法
(1)正確電纜接線和接地系統(tǒng);(2)修改軸承電流回路;(3)減弱高頻共模電壓;(4)使用絕緣軸承;(5)使用濾波器減小共模電壓和電壓變比dV/dt;(6)對(duì)于可能被軸承電流損壞的負(fù)載或其它裝置，要使用不導(dǎo)電聯(lián)軸器;(7)在轉(zhuǎn)軸和電動(dòng)機(jī)機(jī)座間使用電刷接觸;(8)如果可能應(yīng)使用低壓電動(dòng)機(jī)和變頻器;(9)使變頻器在能滿足噪聲和溫度要求的開關(guān)轉(zhuǎn)換頻率下工作。
3.2軸承電流防護(hù)措施的有效性對(duì)比
4結(jié)語
綜上所述，有幾種情況可以產(chǎn)生軸承電流，但在所有情況下，當(dāng)軸承兩端間產(chǎn)生的電壓足以破壞潤滑劑絕緣能力時(shí)，將有軸承電流流過，因此要防止軸承電流造成的危害，必須根據(jù)不同的情況選擇不同的防護(hù)措施，只有這樣才能將軸承電流造成的危害降到最小。
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