Заземление вала двигателя повышает надежность двигателей с инверторным питанием

Инженеры по техническому обслуживанию на крышах коммерческих зданий или промышленных предприятий регулярно смазывают двигатели и проверяют наличие других признаков усталости, и без инструментов профилактического обслуживания или передового программного обеспечения прогнозного управления, обеспечивающего оповещения, инженеры могут остановиться и подумать: «Что это за двигатели, которые ухудшается?"Он становится громче, или это всего лишь мое воображение?»Внутренние датчики (слух) и предчувствия (прогнозирующие сигналы тревоги) двигателя опытного инженера могут быть верными, но со временем подшипники оказываются в центре чьего-либо внимания.Преждевременный износ корпуса, но почему?Помните об этой «новой» причине выхода из строя подшипников и знайте, как предотвратить ее, устранив синфазные напряжения.

Почему моторы выходят из строя?

Хотя существует множество различных причин выхода из строя двигателя, причиной номер один снова и снова является выход из строя подшипника.Промышленные двигатели часто подвергаются воздействию различных факторов окружающей среды, которые могут отрицательно повлиять на срок службы двигателя.Хотя загрязнение, влага, тепло или неправильная нагрузка, безусловно, могут привести к преждевременному выходу подшипника из строя, еще одним явлением, которое может привести к выходу подшипника из строя, является синфазное напряжение.

Синфазное напряжение

Большинство двигателей, используемых сегодня, работают от перекрестного напряжения, что означает, что они подключены непосредственно к трехфазной сети, поступающей на объект (через пускатель двигателя).Двигатели с приводом от частотно-регулируемых приводов стали более распространенными, поскольку за последние несколько десятилетий их применение усложнилось.Преимущество использования частотно-регулируемого привода для привода двигателя заключается в обеспечении контроля скорости в таких устройствах, как вентиляторы, насосы и конвейеры, а также рабочих нагрузках с оптимальной эффективностью для экономии энергии.

Однако одним из недостатков преобразователей частоты является возможность появления синфазных напряжений, которые могут быть вызваны дисбалансом между трехфазными входными напряжениями привода.Высокоскоростное переключение инвертора с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) может вызвать проблемы с обмотками и подшипниками двигателя, обмотки хорошо защищены системой защиты от скачков напряжения инвертора, но когда ротор видит накапливающиеся скачки напряжения, ток ищет путь к наименьшему сопротивлению земле: через подшипники.

Подшипники двигателя смазываются консистентной смазкой, а масло в смазке образует пленку, действующую как диэлектрик.Со временем этот диэлектрик разрушается, уровень напряжения на валу увеличивается, дисбаланс токов ищет путь наименьшего сопротивления через подшипник, что приводит к возникновению дуги в подшипнике, широко известной как EDM (электроэрозионная обработка).Со временем возникает постоянное искрение, поверхности обойм подшипников становятся хрупкими, а крошечные кусочки металла внутри подшипника могут сломаться.В конечном итоге этот поврежденный материал перемещается между шариками подшипника и обоймами подшипника, создавая абразивный эффект, который может вызвать образование наледи или канавок (и потенциально увеличить окружающий шум, вибрацию и температуру двигателя).По мере ухудшения ситуации некоторые двигатели могут продолжать работать, и в зависимости от серьезности проблемы возможное повреждение подшипников двигателя может быть неизбежным, поскольку повреждение уже нанесено.

на основе профилактики

Как отвести ток от подшипника?Наиболее распространенным решением является добавление заземления на один конец вала двигателя, особенно в приложениях, где синфазные напряжения могут быть более распространены.Заземление вала – это, по сути, способ соединения вращающегося ротора двигателя с землей через корпус двигателя.Добавление заземления вала к двигателю (или покупка предварительно установленного двигателя) перед установкой может оказаться небольшой ценой по сравнению с расходами на техническое обслуживание, связанными с заменой подшипников, не говоря уже о высоких затратах, связанных с простоем оборудования.

Сегодня в отрасли распространено несколько типов устройств заземления вала.Установка угольных щеток на кронштейны по-прежнему популярна.Они похожи на типичные угольные щетки постоянного тока, которые по сути обеспечивают электрическое соединение между вращающимися и неподвижными частями цепи двигателя..Относительно новым типом устройств на рынке является кольцевое устройство с волоконной щеткой. Эти устройства работают аналогично угольным щеткам, укладывая несколько жил проводящих волокон в кольцо вокруг вала.Внешняя часть кольца остается неподвижной и обычно крепится на торцевой пластине двигателя, в то время как щетки движутся по поверхности вала двигателя, отводя ток через щетки и надежно заземляя.Однако для более мощных двигателей (более 100 л.с.), независимо от используемого устройства заземления вала, обычно рекомендуется устанавливать изолированный подшипник на другом конце двигателя, где установлено устройство заземления вала, чтобы гарантировать, что все напряжения в роторе будут разряжается через заземляющее устройство.

в заключение

Частотно-регулируемые приводы могут экономить энергию во многих приложениях, но без надлежащего заземления они могут привести к преждевременному выходу из строя двигателя.При попытке снизить синфазные напряжения в преобразователях частоты следует учитывать три вещи: 1) Убедитесь, что двигатель (и система двигателя) правильно заземлены.2) Определите правильный баланс несущей частоты, который сведет к минимуму уровень шума и дисбаланс напряжения.3) Если заземление вала считается необходимым, выберите заземление, наиболее подходящее для данного применения.