
為何工頻運行節(jié)能電機會有軸電流?
電流形成的基本條件是電壓和閉路。產(chǎn)生軸電流的前提是有軸電壓和閉合電路。節(jié)能電機為什么會有軸電壓?節(jié)能電機運行時產(chǎn)生軸電壓的原因有兩個,一是交變磁通,二是靜電荷積累。
前者產(chǎn)生的軸電壓是連續(xù)的、周期性的。正常情況下,電動機的轉子在對稱的正弦交變磁場中運行,電動機轉子切割磁場感應的交變電動勢也產(chǎn)生對稱的交變電流。所以正常情況下轉子兩端不會有不對稱電壓。但當節(jié)能電機定子鐵芯在圓周方向的磁阻不平衡時,就會產(chǎn)生不對稱的交變電勢,從而產(chǎn)生軸電壓。該電壓沿軸向產(chǎn)生。靜電荷產(chǎn)生的軸電壓是間歇性的,非周期性的。節(jié)能電機運行過程中,負載側的流體會與運行的旋轉體發(fā)生摩擦,在旋轉體上產(chǎn)生靜電荷,靜電荷會逐漸積累,產(chǎn)生軸電壓。
大中型交流電機在運行中,一旦轉子軸電壓形成回路,就會產(chǎn)生軸電流,這是典型的低電壓大電流模式。軸和軸瓦之間采用油潤滑,節(jié)能電機軸承壓在油膜上。由于軸電壓幅值低,油膜絕緣一般不會被擊穿。

在轉子高速運轉過程中,如果潤滑油質(zhì)量不符合要求,或者缺油,油膜就會破裂并被擊穿,導致軸與軸瓦之間產(chǎn)生金屬接觸。在接觸的瞬間,軸電壓會形成閉合電路,形成低壓擊穿。此時產(chǎn)生的軸電流相當大,瞬間達到數(shù)百甚至數(shù)千安培,足以燒壞軸頸和軸瓦。
軸上運行摩擦產(chǎn)生的靜電荷的逐漸積累導致軸的電勢由于被充電而持續(xù)增加。當運行軸接觸除旋轉體以外的任何部件時,它通過該部件放電。如果運轉的軸沒有接觸到體外的轉動部件,就會積累電荷,產(chǎn)生過高的電壓。如果電壓超過軸承油膜的絕緣強度,電荷會在極短的時間內(nèi)放電,形成軸向電流。
軸電流將流經(jīng)由軸、軸承內(nèi)圈、軸承外圈和軸承室組成的電路,顯著的現(xiàn)象是電弧放電在軸軸承位置和軸承內(nèi)圈表面產(chǎn)生的小而深的圓形腐蝕點。軸電流不僅破壞了油膜的穩(wěn)定性及其形成的條件,而且由于放電在軸和軸承內(nèi)圈表面產(chǎn)生許多腐蝕斑,破壞了軸和軸承之間的良好配合,導致軸承無法工作。在特殊情況下,強大的軸電流會在軸頸和軸瓦的接觸面上產(chǎn)生強烈的電弧,導致軸頸和軸瓦損壞,引起節(jié)能電機振動和噪聲,使節(jié)能電機無法正常運行。
前者產(chǎn)生的軸電壓是連續(xù)的、周期性的。正常情況下,電動機的轉子在對稱的正弦交變磁場中運行,電動機轉子切割磁場感應的交變電動勢也產(chǎn)生對稱的交變電流。所以正常情況下轉子兩端不會有不對稱電壓。但當節(jié)能電機定子鐵芯在圓周方向的磁阻不平衡時,就會產(chǎn)生不對稱的交變電勢,從而產(chǎn)生軸電壓。該電壓沿軸向產(chǎn)生。靜電荷產(chǎn)生的軸電壓是間歇性的,非周期性的。節(jié)能電機運行過程中,負載側的流體會與運行的旋轉體發(fā)生摩擦,在旋轉體上產(chǎn)生靜電荷,靜電荷會逐漸積累,產(chǎn)生軸電壓。
大中型交流電機在運行中,一旦轉子軸電壓形成回路,就會產(chǎn)生軸電流,這是典型的低電壓大電流模式。軸和軸瓦之間采用油潤滑,節(jié)能電機軸承壓在油膜上。由于軸電壓幅值低,油膜絕緣一般不會被擊穿。

在轉子高速運轉過程中,如果潤滑油質(zhì)量不符合要求,或者缺油,油膜就會破裂并被擊穿,導致軸與軸瓦之間產(chǎn)生金屬接觸。在接觸的瞬間,軸電壓會形成閉合電路,形成低壓擊穿。此時產(chǎn)生的軸電流相當大,瞬間達到數(shù)百甚至數(shù)千安培,足以燒壞軸頸和軸瓦。
軸上運行摩擦產(chǎn)生的靜電荷的逐漸積累導致軸的電勢由于被充電而持續(xù)增加。當運行軸接觸除旋轉體以外的任何部件時,它通過該部件放電。如果運轉的軸沒有接觸到體外的轉動部件,就會積累電荷,產(chǎn)生過高的電壓。如果電壓超過軸承油膜的絕緣強度,電荷會在極短的時間內(nèi)放電,形成軸向電流。
軸電流將流經(jīng)由軸、軸承內(nèi)圈、軸承外圈和軸承室組成的電路,顯著的現(xiàn)象是電弧放電在軸軸承位置和軸承內(nèi)圈表面產(chǎn)生的小而深的圓形腐蝕點。軸電流不僅破壞了油膜的穩(wěn)定性及其形成的條件,而且由于放電在軸和軸承內(nèi)圈表面產(chǎn)生許多腐蝕斑,破壞了軸和軸承之間的良好配合,導致軸承無法工作。在特殊情況下,強大的軸電流會在軸頸和軸瓦的接觸面上產(chǎn)生強烈的電弧,導致軸頸和軸瓦損壞,引起節(jié)能電機振動和噪聲,使節(jié)能電機無法正常運行。