電機(jī)軸電流的分析

1、電機(jī)軸電流的分析電機(jī)軸電流的分析軸電流的存在對(duì)電動(dòng)機(jī)軸承的使用壽命具有極大的破 壞性，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn) 行情況，分析其產(chǎn)生的原因，采取裝設(shè)轉(zhuǎn)軸接地碳刷、 加強(qiáng)非軸伸端軸承座與支架的絕緣等有效措施，從而從根本上解決軸電流危害 的問(wèn)題。1軸電流的危害 在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，如果在兩軸承端或電機(jī)轉(zhuǎn)軸與軸承間有 軸電流的存在，那么對(duì)于電機(jī)軸承的使用壽命將會(huì)大大縮短。輕微的可運(yùn)行上 千小時(shí)，嚴(yán)重 的甚至只能運(yùn)行幾小時(shí)，給現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)帶來(lái)極大的影響。同時(shí) 由于軸承損壞及更換帶來(lái)的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失也不可小計(jì)。2軸電壓和軸電流的產(chǎn)生（1）磁不平衡產(chǎn)生軸電壓 電動(dòng)機(jī)由于扇形沖片、硅 鋼片等疊裝因素，再加上鐵芯槽、

2、通風(fēng)孔等的存在，造成在磁路中存在不平 衡的磁阻，并且在轉(zhuǎn)軸的周?chē)薪蛔兇磐ㄇ懈钷D(zhuǎn)軸，在軸 的兩端感應(yīng)出軸電壓。 （2）逆變供電產(chǎn)生軸電壓電動(dòng)機(jī)采用逆變供電運(yùn)行時(shí)，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(xiàn)圈端部、接線(xiàn)部分、轉(zhuǎn) 軸之間產(chǎn)生電磁感應(yīng)，使轉(zhuǎn)軸的電位發(fā)生變化，從而產(chǎn)生軸電壓。（3）靜電感 應(yīng)產(chǎn)生軸電壓在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)周?chē)休^多的高壓設(shè)備，在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下， 在轉(zhuǎn)軸的兩端感應(yīng)出軸電壓。（4）外部電源的介入產(chǎn)生軸電壓由于運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)接 線(xiàn)比較繁雜，尤其大電機(jī)保護(hù)、測(cè)量元件接線(xiàn)較多，哪一根帶電線(xiàn)頭搭接在轉(zhuǎn) 軸上，便會(huì)產(chǎn)生軸電壓。（5）其他原因如靜電荷的積累、測(cè)溫元件

3、絕緣破損等 因素都有可能導(dǎo)致軸電壓的產(chǎn)生。軸電壓建立起來(lái)后，一旦在轉(zhuǎn)軸及機(jī)座、殼 體間形成通路，就產(chǎn)生軸電流。3軸電流對(duì)軸承的破壞正常情況下，轉(zhuǎn)軸與軸承間有潤(rùn)滑油膜的存在，起到絕 緣的作用。對(duì)于較低的軸電壓，這層潤(rùn)滑油膜仍能保護(hù)其絕緣性能，不會(huì)產(chǎn)生 軸電流。但是當(dāng)軸電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，尤其在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，軸承內(nèi)的潤(rùn) 滑油膜還未穩(wěn)定形成，軸電壓將擊穿油膜而放電，構(gòu)成回路，軸電流將從軸承 和轉(zhuǎn)軸的金屬接觸點(diǎn)通過(guò)，由于該金屬接觸點(diǎn)很小，所以這些點(diǎn)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(zhuǎn)軸硬度及機(jī)械強(qiáng)度比軸承燒熔

4、合 金的高，通常表現(xiàn)出來(lái)的癥狀是軸承內(nèi)表面被壓出條狀電弧傷痕。4軸電流的防范針對(duì)軸電流形成的根本原因，一般在現(xiàn)場(chǎng)采用如下防范措施： （1）在軸端安裝接地碳刷，以降低軸電位，使接地碳刷可靠接地，并且與轉(zhuǎn)軸 可靠接觸，保證轉(zhuǎn)軸電位為零電位，以此消除軸電流。（2）為防止磁不平衡等 原因產(chǎn)生軸電流，往往在非軸伸端的軸承座和軸承支架處加絕緣隔板，以切斷 軸電流的回路。對(duì)電動(dòng)機(jī)軸電流的分析及防范通常在大型電機(jī)中特別是采用扇形沖片迭制鐵心的電機(jī)，如果磁場(chǎng)不對(duì)稱(chēng) 等 易產(chǎn)生軸電流。近年來(lái)采用變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)也 出現(xiàn)不容 忽視的軸電流，導(dǎo)致電機(jī)的軸承過(guò)早損壞，直接影響和降低 了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠壽命，引起電

5、機(jī)用戶(hù)和電機(jī)維修廠商的關(guān)注。煉鐵廠一臺(tái)新電機(jī)為湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)，型號(hào)為YKK450 - 4,額定容量為56 0 kW, 額定電壓6 kV, 額定轉(zhuǎn)速1 490 r/min, 額定電流66.5 A, F級(jí)絕緣，其電機(jī)軸承為滾動(dòng)軸承，裝 在某爐的二次風(fēng)機(jī)上。2002年8月24曰首次投運(yùn)后，安 自電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承溫度出現(xiàn)異常，至9月1曰，溫度達(dá) 到86 C ,電機(jī)6個(gè)測(cè)溫點(diǎn)報(bào)警，同時(shí)驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)增大， 用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫裝置測(cè)量電機(jī)本體溫度為60 C,國(guó)產(chǎn)黃油 潤(rùn)滑脂大量以液體形式流出。因特殊原因，當(dāng)時(shí)該爐不 能停運(yùn)，故只能采取緊急措施，用軸流風(fēng)機(jī)對(duì)電機(jī)通風(fēng)降溫，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端 軸承溫度有所下降。2002年9月9曰

6、，停爐后對(duì)電機(jī)進(jìn)行解體 檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)端NU228E、6228E 2套軸承嚴(yán)重過(guò)熱、 變黑，軸承及軸承盒內(nèi)已無(wú)潤(rùn)滑油脂，軸承盒內(nèi)套磨出 0.5 mm左右的溝槽，軸承盒外蓋止口磨掉1 mm左右，軸 承盒內(nèi)分布著大量黑色鐵末；同時(shí)，軸承內(nèi)套軌道存在 大量麻坑，電機(jī)本體內(nèi)外存有大量溢出的黃油，非驅(qū)動(dòng) 端NU228E軸承內(nèi)套軌道上磨出多道劃痕。電機(jī)軸承小蓋 及軸承盒磨損嚴(yán)重。由于電機(jī)有振動(dòng)現(xiàn)象，軸承小蓋及軸 承盒磨損也非常嚴(yán)重，當(dāng)時(shí)檢修人員認(rèn)為是轉(zhuǎn)子軸承機(jī) 械配合不好。檢修中更換了轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)端NU228E、6228E 2套 軸承，非驅(qū)動(dòng)端NU228軸承；更換了與軸承配套的耐高 溫潤(rùn)滑脂，重新制作了軸

7、承盒并加裝新內(nèi)套。檢查電機(jī)通風(fēng)道未發(fā) 現(xiàn)問(wèn)題。檢修完畢，電機(jī)通電運(yùn)行30 min后，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)端軸 承溫度已達(dá)86 C,決定立即停運(yùn)。解體后發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)套軌道有大量麻點(diǎn)， 已不能使用。從2次損壞的軸承內(nèi)套看，其軌道上都存在大 量麻點(diǎn)。仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)這些麻點(diǎn)都是由放電產(chǎn)生。引起 放電的原因是電機(jī)轉(zhuǎn)子存在較大軸電壓，在此電壓下電 機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重的軸電流，電流通過(guò)轉(zhuǎn)子和軸承時(shí)發(fā)生放電 現(xiàn)象，使軸承內(nèi)套產(chǎn)生麻點(diǎn)。麻點(diǎn)又使軸承與轉(zhuǎn)子間的 摩擦阻力加大，軸承溫度迅速上升。在電機(jī)首次投運(yùn)后， 曾出現(xiàn)軸承溫度異?，F(xiàn)象，此溫度異常與軸電流引起的 麻點(diǎn)有關(guān)，溫度升高造成了軸承盒與軸承外套配合出現(xiàn) 問(wèn)題，引起軸承與軸承外套

8、相對(duì)運(yùn)動(dòng)并磨損軸承盒外蓋 和內(nèi)套；同時(shí)也使得軸承溫度繼續(xù)升高，黃油受熱熔化 溢出。由于磨損嚴(yán)重，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承出現(xiàn)位移，造成轉(zhuǎn) 子驅(qū)動(dòng)端與非驅(qū)動(dòng)端不同心，軸承徑向受力不均，致使 軸承滾柱與內(nèi)套磨出劃痕。在第一次檢修時(shí)，由于軸承 小蓋及軸承盒磨損非常嚴(yán)重，機(jī)振動(dòng)明顯，械劃傷的痕跡掩蓋了大部分放電 麻點(diǎn)，電機(jī)再加上軸電流在電機(jī)軸承上引起的燒損事故 較少，從而使檢修人員忽略了軸電流的存在。有時(shí)軸電流 作用在電機(jī)軸承上引起軸承燒損的事故不會(huì)引起人們 的注意。在發(fā)生軸承燒損事 故時(shí)，往往只注意從機(jī)械配 合方面考慮。更換新軸承后，因?yàn)殡姍C(jī)的軸電流并沒(méi)有消除，又 引起軸承燒損事故，造成不必要的損失。使用滾

9、動(dòng)軸承 的大、中型電 機(jī)，一旦發(fā)生軸承損壞事故，在檢修中要特別注意檢查 軸承表面痕跡。凡是軸電流引起的燒傷，在拆出軸承檢 查時(shí) 會(huì)發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)外圈跑道上有像搓板樣的條形燒傷痕跡，這是軸電流 對(duì)滾動(dòng)軸承破壞的共同特征。同時(shí)其表面還伴有麻點(diǎn)、傷痕，有 的甚至還有裂紋出現(xiàn)。同時(shí)，電機(jī)軸承溫度上升很快，并伴 有潤(rùn)滑油脂流出。造成搓板樣的燒痕是由于滾柱或滾珠在軸承圈的跑道上滾動(dòng) 和輾壓跑道時(shí)，在輾壓接觸地方，接觸 電阻很小，并將潤(rùn)滑脂 擠向兩側(cè)，當(dāng)滾動(dòng)體將要離開(kāi)原位置時(shí)，產(chǎn)生小間隙， 這時(shí)會(huì)有放電現(xiàn)象產(chǎn)生，類(lèi)似于電火花作用和影響，將 跑 道 表面燒成線(xiàn)條狀痕跡。線(xiàn)條的個(gè)數(shù)與軸電流頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)速和軸承內(nèi)狀況

10、 有關(guān)。當(dāng)后來(lái)的滾動(dòng)體繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因輾壓使燒痕壓 平、壓光，所以跑道表面會(huì)出現(xiàn)光亮。軸電流 的存在對(duì)電動(dòng) 機(jī)軸承的使用壽命具有極大的破壞性，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn) 行情況，分析其產(chǎn)生的原因，采取裝設(shè)轉(zhuǎn)軸接地碳刷、 加 強(qiáng) 非軸伸 架的絕 緣等有 效措施，從而從根本上解決軸電流危害的 問(wèn)題.1軸電流的危害 在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，如果在兩軸承端或電機(jī)轉(zhuǎn)軸與軸承 間有軸電流的存在，那么對(duì)于電機(jī)軸承的使用壽命將會(huì)大大 縮短。輕微的可運(yùn)行上千小時(shí)，嚴(yán)重的甚至只能運(yùn)行幾 小時(shí)，給現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)帶來(lái)極大的影響。同時(shí)由于軸承 損壞及更換帶來(lái)的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失也不可小計(jì)。2軸電壓和軸電流的產(chǎn) 生軸電壓是電動(dòng)機(jī)兩軸承端

11、或電機(jī)轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)由于扇形沖片、硅鋼 片等疊裝因素，再加上鐵芯槽、通風(fēng)孔等的存 在，造成在磁路中存在不平衡的 磁阻，并且在轉(zhuǎn)軸的周?chē)薪蛔兇磐ㄇ懈钷D(zhuǎn)軸，在軸的兩端感應(yīng)出軸電壓。（2） 逆變供電產(chǎn)生軸電壓電動(dòng)機(jī)采用逆變供電運(yùn)行時(shí)，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(xiàn)圈端部、接線(xiàn)部分、轉(zhuǎn)軸之間產(chǎn)生電磁感應(yīng)，使轉(zhuǎn)軸的電位發(fā)生變 化，從而產(chǎn)生軸電壓。（3）靜電感應(yīng)產(chǎn)生軸電壓在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng) 周?chē)休^多的高壓設(shè)備，在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，在轉(zhuǎn)軸的兩端感應(yīng)出軸電壓。（4） 外部電源的介入產(chǎn)生軸電壓由于運(yùn)

12、行現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)比較繁 雜，尤其大電機(jī)保護(hù)、測(cè)量元件接線(xiàn)較多，哪一根帶電線(xiàn)頭搭接在轉(zhuǎn)軸 上，便會(huì)產(chǎn)生軸電壓。（5）其他原因如靜電荷的積累、測(cè)溫元件 絕緣破損等因素都有可能導(dǎo)致軸電壓的產(chǎn)生。軸電壓建立起來(lái) 后，一旦在轉(zhuǎn)軸及機(jī)座、殼體間形成通路，就產(chǎn)生軸電流。3軸電流對(duì)軸承的 破壞正常情況下，轉(zhuǎn)軸與軸承間有潤(rùn)滑油膜的存在，起到絕緣的作用。對(duì)于較低 的軸電壓，這層潤(rùn)滑油膜仍能保護(hù)其絕緣性能，不會(huì)產(chǎn) 生軸電流。但是當(dāng)軸電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，尤其在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)， 軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油膜還未穩(wěn)定形成，軸電壓將擊穿油膜而放電，成回路，電流 將從軸承和轉(zhuǎn)軸的金屬接觸點(diǎn)通過(guò)，構(gòu)軸由于該金屬接觸點(diǎn)很小， 所以這些點(diǎn)的電流密度

13、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(zhuǎn)軸硬度及機(jī) 械強(qiáng)度 比軸承燒熔合金的高，通常表現(xiàn)出來(lái)的癥狀是軸 承內(nèi)表面被壓出條狀電孤傷痕。4軸電流的防范針對(duì)軸電流形成的根本原因， 一般在現(xiàn)場(chǎng)采用如下防范措施：（1）在軸端安裝接地碳刷，以降低 軸電位，使接地碳刷可靠接地，并且與轉(zhuǎn)軸可靠接觸， 證轉(zhuǎn)軸電位為零電位。型廠型號(hào)為Z560-3B，定容量為 1050保大額KW,額定電壓660V， 額定電流為1690A， 電樞電 壓660/660， 電樞電流25/27，勵(lì)磁電流 A27.5/15，轉(zhuǎn)速740/1110， 軸承型號(hào)為驅(qū)動(dòng)端

14、NU3240 6044非驅(qū)動(dòng)端NU240,0廠檢修發(fā) 現(xiàn)軸電流后，就是使用上述方法，以此消除軸電流 為防止磁不平衡等原因產(chǎn)生軸電流，承支架處加絕緣隔板，以 切斷軸電流的回路。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)軸電流后，必須采取措施將其 消除。具體方法如下；用車(chē)床將原軸承套外徑車(chē)深68 mm，并在軸承套上滾花。軸承套凸緣部分車(chē)薄2 mm。然 后用無(wú)緯玻璃絲帶或“H - 4”膠浸玻璃絲帶包軸承套的 外圓，做出的外徑尺寸比原外徑尺寸大23 mm。將其放 在1305 C烘爐內(nèi)烘24 h，再用車(chē)床將軸承外套往往在非軸伸 端的軸承座和軸及其上形成的玻璃鋼車(chē)至原軸承套尺寸； 用2 mm的環(huán)氧玻璃布板制成墊圈，其內(nèi)圓等于軸承套 外徑，外圓比軸承套最大外圓大2 mm，將其套在軸承套 的凸緣上；同時(shí)將固定軸承套的螺桿加上絕緣套和絕緣 墊圈。最后，將軸承安裝在電機(jī)上，就把軸電流與電機(jī)端蓋的回路 完全隔斷了。如果不用“H- 4”膠涂敷，也可采用6101環(huán)氧樹(shù) 脂100份、二酊脂15份、乙二胺68份、石英粉50份的配 方配制環(huán)氧膠。將環(huán)氧膠和玻璃絲帶一層一層涂抹在軸 承外套上，起到絕緣作用，注意留出車(chē)床加工余量，