北京瑞日中德轴承有限公司

端盖式电机轴电流的防止

2014-09-15

姜海艳 赵勇 陈浩然
(佳木斯电机股份有限公司)
  当电机的轴电压超过一定数值时,会使轴承油膜击穿,从而导致轴电流沿轴经转子、轴承与定子机座形成闭合回路,或是通过轴承和轴完成接地,从而使电机轴承受到损坏,所以有些电机的轴承部位要进行绝缘处理,否则将会对电机产生很大的危害。
  1 电机轴电流产生的原因
  轴电流的产生是因为在电机的轴、轴承、轴承套、端盖和机座所组成的磁回路中,有随时间变化的磁通穿过,在轴上感应电势,并在回路产生电流,其所经通道如图1。
  图1中箭头所指方向即为轴电流的回路,当流经轴承时即形成电蚀现象。产生轴电流要有两个条件:要有交变的磁通穿过,并在轴上感应出不平衡电势;要有轴电流流经的闭合通路。 如下几种情况可以在电机轴上感应出不平衡电势:
  a)电机定子用扇形片拼装且片间有接缝。
  b)扇形片上面开了与机座固定用的定位沟槽以及拉紧螺栓孔。
  c)定子虽为整圆片,但转子偏心。即气隙不对称或定子绕组不对称。
  d)用于变频的电机或用变频器供电的电机。
  e)非对称的、无屏蔽的接线。
  f)接地方式不当而产生高频接地电流,主要是接地回流导线的阻抗过高或与定子接地不良产生的。
  上述几种情况是产生轴电压的主要原因,但有时定子冲片厚薄不均,整个圆周叠压系数不同,铁心不齐等都可能在轴上感应出电势而产生轴电压。这个电压一般都较小,但有些电机内还是有可能产生较高的轴电压,比如变频电机或变频器供电的电机,定子采用扇形片的电机等。这些电机的轴承部位需采用绝缘来阻断轴电流的回路,使其不能闭合,形成不了通路,从而达到保护轴承的目的。
  2 轴承绝缘的形式及优缺点
  电机的轴承结构分滑动轴承和滚动轴承两种,由于可以在滑动轴承的轴瓦下加绝缘垫层,该种轴承的绝缘相对容易。这里主要介绍滚动轴承结构电机的几种绝缘处理形式,概括起来分为两大类:即采用绝缘轴承或采用绝缘结构,其各自的优缺点见表1。
表1 绝缘轴承与绝缘结的构比较
  3 常用的绝缘结构及运行效果
  3.1 普通电机
  一般电机采用在尾端轴承部位做绝缘处理,在轴伸的端盖与轴之间采用接地电刷作为轴电流的短接通路,可有效地防止轴电流对轴承产生危害。
  普通电机的轴承绝缘结构见图2,这种绝缘结构是将轴承套分为内套与外套结构,内套与外套间的侧面用绝缘垫板分隔,同时在内套外圆上缠聚脂玻璃丝纤维无纬带,然后刷室温固化剂Z后浸漆。两轴承套是采用螺栓相连,螺栓外面加绝缘套管及绝缘垫圈。这样内轴承套件机座和轴承间的通路完全阻断了,达到了绝缘目的,抑制了轴电流的产生,保护了轴承。
  经过在产品上试验,此种结构能够很好地达到绝缘效果,两轴承套之间的绝缘电阻可达15MΩ以上,远远超过标准规定的5MΩ。且加工简单、安装方便,是普通型电机理想的绝缘结构。表2为此结构在部分普通电机上应用后的轴电压测量值。
表2 部分普通电机轴电压实测值
  3.2 隔爆型电机
  隔爆型电机用的绝缘结构,如图3。其绝缘结构原理与普通电机绝缘结构相似,也是将轴承套变为两部分,一个外套和一个内套,内套与外套之间采用绝缘过盈连接,轴承外盖与轴承套之间垫有绝缘垫板,其联接螺栓配有绝缘套管和绝缘垫圈。通过测试轴承套的内、外套之间绝缘电阻也可达到15MΩ以上。表3为此结构在部分隔爆电机上应用后的轴电压测量值。

表3 部分隔爆型电机轴电压实测值
  4 注意事项
  以上介绍的轴承绝缘结构在实际应用中都要处理好与之相联接的其它部件,如轴承测温传感器要选用带绝缘的,外盖上的进出油管要增加绝缘接头,以防止金属固定线夹等部件将其与端盖和外盖之间导通形成电流通路。
  经过试验的两个绝缘结构,具有绝缘性能好、加工方便和成本低等优点,可在实际生产中推广使用。
  参考文献
  [1]湘潭电机厂编.交流电机设计手册1版.湖南:湖南人民出版社,1978,6.
  [2]杨万青,刘建忠等编著.异步电动机设计、安装与维修.北京:机械工业出版社,1996,3.

来源:《电机技术》2009-02-17