什么是轴电流?
带电导线和磁路结构的电机通常会导致轴磁化或产生脉冲磁通。脉冲磁通在轴、轴承和轴承座形成的回路中产生电压。结果,轴电流流过电路,轴和滑动轴承的表面或滚动轴承和轴衬的表面损坏,其特征是摩擦和发热增加,滚动轴承的运转性能恶化。
轴电流的危害
如果在电机运行过程中,轴承两端的滚动体和轴承套圈之间或电机轴和轴承之间有轴电流,电机轴承的寿命将大大缩短。小的可能运行几千小时,严重的可能只能运行几个小时甚至更短,对现场安全生产影响很大。
轴向电流引起的轴承损坏有以下两种典型症状:
滑动轴承中的低熔点合金熔化。
轴向电流通过轴承和转轴的金属接触点。由于金属接触点很小,这些点的电流密度很大,瞬间产生高温,使轴承局部烧熔,烧熔的轴承合金在铣削压力下飞溅,在轴承内表面烧出小坑或在轴承内表面压出条状弧纹。
滚动轴承被撑起或散开。
滚动体表面和轴承套圈表面被轴向电流侵蚀,导致发热和温度异常,或导致过流保护停机,甚至导致电机烧毁。
轴电流产生的原因
在正常情况下,轴和轴承之间有一层润滑油膜作为绝缘体。在较低的轴电压下,这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能,不会产生轴电流。当轴电压升高到一定值时,特别是在发动机起动时,轴承内的润滑油膜尚未稳定形成,轴电压就会突破油膜而放电,形成回路,导致各类危险事故的发生。可见轴应力是一个内在因素,关键是分析轴电流的产生,以明确轴应力。
轴的磁化
(1)电机绕轴的各种闭合回路。电刷刷架装置的集电环、电枢串联回路、换向器绕组、补偿绕组及各种导线,都能起到轴磁化的作用。如果不同类型的轴磁化因素不平衡,就会出现轴磁化现象。
(2)某些特殊电机的凸极转子的每个磁极间隙设置一个励磁线圈,这个励磁线圈产生的磁通不仅通过非励磁线圈的相邻磁极,而且通过轴、外壳和定子铁芯形成闭合磁路,造成轴的磁化。
(3) 转子传动不同心
由于部件制造精度、装配误差等因素,转子与定子不完全同心,造成磁路不对称,也会导致轴被磁化。
定子磁轭脉动磁通引起的轴电压
1)带缝座的电机。当带有两个有缝机座和一个四级转子的电机运行时,定子磁轭的磁通总和在任何时候都不为零,但其值是脉动的。这种脉动磁通在 "轴轴承箱 "回路中产生电压。
2) 转子支架的偏心。转子支架的偏心也会产生脉动磁通,同样会在轴上感应出交流电压。
(3)活塞堆叠等因素。由于扇形冲头、硅钢片等叠加因素,加之铁芯开口、通气孔等导致磁路中存在不平衡磁阻,转子轴周围的交变磁通与转子轴相交,在轴两端感应出轴向电压。
逆变电源
当电动机采用逆变电源运行时,由于电源电压中含有较高的谐波分量,在电压脉冲分量的作用下,定子绕组线圈两端、导线部分与转轴之间产生电磁感应,改变了转轴的电动势,从而产生轴电压。
静电感应
电机运行时周围高压设备较多,在强电场作用下,转子轴两端产生轴电压。
外部电源介入
由于运行现场接线比较复杂,特别是大型电机的保护、测量元件接线较多,由于带电线头射入转子轴,就会产生轴电压。
其它原因
静电积累、测温元件绝缘损坏等因素都会导致轴电压的产生。
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