【技研】電機軸電流的分析

阿云草屋 2021-04-24

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來源 | 易維通

發(fā)電機定子鐵心組合縫、定子硅鋼片接縫、定子與轉子空氣間隙不均勻等，會造成發(fā)電機的磁路往往不對稱，發(fā)電機主軸在這種不對稱的磁場中旋轉，會在其兩端產(chǎn)生交流電壓叫軸電壓，如果電機主軸兩端軸承沒有絕緣墊或絕緣不好。這個電壓就會通過電機兩端軸承支架形成電流回路，這個電流叫軸電流。

軸電流的危害主要是將在軸頸和軸瓦之間產(chǎn)生小電弧侵蝕，破壞油膜，使軸承溫度升高，潤滑油碳化變質等；如果軸電流超過一定數(shù)值，發(fā)電機轉軸軸頸的滑動表面和軸瓦就可能被損壞，軸承不能使用或壽命將會大大縮短。

為了防止軸電壓、軸電流的危害，發(fā)電機的大軸上都要安裝勵磁碳刷，通過接地信號裝置接地，如果產(chǎn)生軸電壓、轉子絕緣不好漏電等使大軸帶電，碳刷會及時把電流引向大地，接地信號裝置發(fā)出預告信號，提醒運行人員注意或處理。

在電動機運行過程中，如果在兩軸承端或電機轉軸與軸承間有軸電流的存在，那么對于電機軸承的使用壽命將會大大縮短。輕微的可運行上千小時，嚴重的甚至只能運行幾小時，給現(xiàn)場安全生產(chǎn)帶來極大的影響。同時由于軸承損壞及更換帶來的直接和間接經(jīng)濟損失也不可小計。

軸電壓和軸電流的產(chǎn)生

軸電壓是電動機兩軸承端或電機轉軸與軸承間所產(chǎn)生的電壓，其產(chǎn)生原因一般有以下幾種：???

1、磁不平衡產(chǎn)生軸電壓

電動機由于扇形沖片、硅鋼片等疊裝因素，再加上鐵芯槽、通風孔等的存在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在轉軸的周圍有交變磁通切割轉軸，在軸的兩端感應出軸電壓。

2、逆變供電產(chǎn)生軸電壓

電動機采用逆變供電運行時，由于電源電壓含有較高次的諧波分量，在電壓脈沖分量的作用下，定子繞組線圈端部、接線部分、轉軸之間產(chǎn)生電磁感應，使轉軸的電位發(fā)生變化，從而產(chǎn)生軸電壓。

3、靜電感應產(chǎn)生軸電壓

在電動機運行的現(xiàn)場周圍有較多的高壓設備，在強電場的作用下，在轉軸的兩端感應出軸電壓。

4、外部電源的介入產(chǎn)生軸電壓

由于運行現(xiàn)場接線比較繁雜，尤其大電機保護、測量元件接線較多，哪一根帶電線頭搭接在轉軸上，便會產(chǎn)生軸電壓。?

5、其他原因

如靜電荷的積累、測溫元件絕緣破損等因素都有可能導致軸電壓的產(chǎn)生。?軸電壓建立起來后，一旦在轉軸及機座、殼體間形成通路，就產(chǎn)生軸電流。

軸電流對軸承的破壞

正常情況下，轉軸與軸承間有潤滑油膜的存在，起到絕緣的作用。對于較低的軸電壓，這層潤滑油膜仍能保護其絕緣性能，不會產(chǎn)生軸電流。但是當軸電壓增加到一定數(shù)值時，尤其在電動機啟動時，軸承內(nèi)的潤滑油膜還未穩(wěn)定形成，軸電壓將擊穿油膜而放電，構成回路，軸電流將從軸承和轉軸的金屬接觸點通過，由于該金屬接觸點很小，所以這些點的電流密度大，在瞬間產(chǎn)生高溫，使軸承局部燒熔，被燒熔的軸承合金在碾壓力的作用下飛濺，于是在軸承內(nèi)表面上燒出小凹坑。一般由于轉軸硬度及機械強度比軸承燒熔合金的高，通常表現(xiàn)出來的癥狀是軸承內(nèi)表面被壓出條狀電弧傷痕。???

軸電流的防范

針對軸電流形成的根本原因，一般在現(xiàn)場采用如下防范措施：