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工频运行中的电机为何会有轴电流?

2020-7-31

电流形成的基本条件是,电压和闭合回路。产生轴电流的前提是有轴电压,并且有一个闭合的回路。工频运行电机为何会有轴电压呢?旋转电机在运行中,产生轴电压的原因有两种,一种是交变磁通,另一种是静电荷积累。


前者产生的轴电压是连续的、周期性的。通常情况下,电动机的转子在对称的、正弦交变磁场中运行,电动机转子切割磁场感应的交变电势,所产生的交变电流也是对称的,所以,正常时转子两端间不会有不对称电压。但是,当电动机的定子铁心,在圆周方向上的磁阻出现不平衡时,就会产生不对称交变电势,也就产生了轴电压,这种电压是沿轴向而产生的。而静电荷产生的轴电压是间歇的,并且是非周期的。电动机在运行过程中,负载方面的流体会与运行的旋转体摩擦而在旋转体上产生静电荷,电荷逐渐积累便产生轴电压。

大中型交流电动机运行中,转子轴电压一旦形成回路,就会产生轴电流,是一种典型的低电压大电流模式。轴与轴瓦之间采用油润滑,电机轴承是压在油膜上的。由于轴电压幅值较低,油膜的绝缘一般是不会被击穿的。

在转子高速运转过程中,如果出现润滑油油质不合要求,或缺油等情况时,会造成油膜破裂被击穿,导致轴与轴瓦形成金属性接触,在接触的瞬间,轴电压会形成闭合回路,形成低电压击穿。这时,产生的轴电流相当大,瞬间可达到几百安甚至上千安,它足以把轴颈和轴瓦烧坏。

 

由运行摩擦在轴上产生的静电荷的逐渐积累,使轴的电位因被充电而不断升高。当运转的轴接触到旋转体以外的任何部件时,便通过该部件进行放电。如果运转的轴一直不接触旋转体外的部件,会一直积累电荷,最后产生过高的电压。如果该电压超过轴承油膜的绝缘强度,则电荷在极短的时间内放电,形成轴电流。

轴电流会在转轴、轴承内圈、轴承外圈、轴承室构成的回路中流过,最显著的现象是在转轴轴承位置和轴承内圈表面因电弧放电产生的小而深的圆形蚀点。轴电流不但破坏油膜的稳定和油膜形成条件,而且由于放电在转轴和轴承内圈的表面,产生很多蚀点,破坏了转轴与轴承的良好配合,从而造成轴承无法工作。在特殊情况下强大的轴电流会在轴颈和轴瓦的接触面上产生强烈的电弧,导致轴颈和轴瓦损坏情况,造成电机振动和噪声,最后使电机不能正常运转。

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