探究對變頻電力設施軸承的效用

探究對變頻電力設施軸承的效用，適用于通用傳動系統的普通籠型異步電動機，也適用于在變頻調速系統上使用，因此，由變頻器供電的籠型變頻異步電動機，其結構設計參數(機座號和尺寸)均可參照通用的籠型異步電動機。但要注意的是，由于變頻電機在各種不同的頻率下運行，所以在設計制造籠型變頻異步電動機時要注意這一因素對電機運行產生的各種**影響，其中一個*主要的影響是變頻電機運行時軸電流對電機軸承的影響，為此本文將著重從以下幾個方面來分析闡述變頻電機軸電流對電機軸承產生的影響，以及防范措施。

1軸承電流的種類及產生的原因

1.1低頻軸承電流電動機磁路不對稱會產生低頻軸承電流，這種現象在容量大于400kW的電動機中常見，這是因為，不對稱的磁路會在磁軛中產生環形交流磁通(環狀磁通)，從而在所示的由電動機轉軸、軸承、端蓋和電動機定子機座組成的導電性回路中產生交流感應電壓，當此感應電壓破壞了軸承潤滑劑的絕緣能力后，電流就會流過包括電動機前后軸承在內的這個回路。

1.2高頻軸承電流

1.2.1高頻軸承電流產生的原因工頻三相正弦電源電壓是平衡對稱的，因此，其中性點電壓為零，可是變頻器的輸出電壓是通過PWM脈寬調制產生的，既通過逆變器將直流電壓轉變成三相正弦交流電壓，雖然其基頻分量是對稱平衡的，但由于在逆變單元中二極管的開斷不可能**同步，故可產生不對稱的高次諧波，導致零序電壓分量增大，即中性點電壓不為零。標準TS60034-25cIEC.2004(E)中將此零序電壓定義為共模電壓，此電壓可以在負載電動機繞組的中性點處測得，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。標準TS60034-25cIEC.2004(E)規定由共模電壓產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，由沿定子軛循環的高頻磁通產生高頻感應電壓，當此感應電壓高到夠破壞軸承潤滑劑的絕緣時，所產生的沿軸承、軸和定子機座連成的回路中流動的循環電流IC。

(2)在共模電壓作用下，在電動機機座和變頻器機架之間會出現超過100V的電壓降，泄漏到定子機座中的電流通過金屬聯軸器與從動機械設備回流到變頻器中，所形成的軸接地電流IS。

(3)在高頻共模電壓作用下，電動機內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，故當電機內部的電容放電時，就會產生高頻的軸承電流IPE。該電流通過變頻器的接地導體和電容返回電源。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，當軸承的滾珠被潤滑劑完全浸沒不導電時，此時存在的軸承電容處于靜電充電狀態，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，此外電動機磁路不對稱產生的感應電壓也能破壞軸承潤滑劑的絕緣性能進而形成較大的軸承電流，當軸承電流的密度超過1.5A/mm后，軸承的性能將嚴重惡化，滾動軸承的滾珠和軸承室將出現腐蝕，滑動軸承的情況稍好一些，但時間一長軸瓦和軸承處將出現點狀微孔并在其底部有發黑現象。

3軸承電流損傷預防方法

3.1基本方法

(1)正確電纜接線和接地系統;(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)對于可能被軸承電流損壞的負載或其它裝置，要使用不導電聯軸器;(7)在轉軸和電動機機座間使用電刷接觸;(8)如果可能應使用低壓電動機和變頻器;(9)使變頻器在能滿足噪聲和溫度要求的開關轉換頻率下工作。

3.2軸承電流防護措施的有效性對比

4結語

綜上所述，有幾種情況可以產生軸承電流，但在所有情況下，當軸承兩端間產生的電壓足以破壞潤滑劑絕緣能力時，將有軸承電流流過，因此要防止軸承電流造成的危害，必須根據不同的情況選擇不同的防護措施，只有這樣才能將軸承電流造成的危害降到*小。