關于電動機軸電流的危害及預防路徑的研究

袁云

摘要： 針對電機機械故障軸承損壞分析，有60%軸承損壞是軸電流導致，而非機械磨損、失效損壞，防止軸電流產生的方法和措施是很重要的課題。

關鍵詞：軸電流;軸測套;軸電壓;絕緣措施

大型交流電動機、變頻電機在運行中產生軸電流是不可避免的，但軸電流作用在電機軸承上引起軸承燒毀的事故頻繁發生，已經引起了電機行業人們高度重視，為了防止軸電流對電機的危害，美國NEMAMG標準規定：按IEEE112標準進行試驗，如果軸電壓峰值大于300mV時，即需要采取絕緣措施.

為了提高大型電動機、變頻電機使用壽命和運行的可靠性，對軸電流進行預防措施，有效防止軸電流對電機的危害，我公司從2010年開始，研究”預防軸電流危害”課題：經過多年試驗、分析，設計研發一種新型“絕緣軸承套”提高電機軸承壽命和可靠性。主要材料HT200鑄件、絕緣材料組成，其結構設計新穎、制造工藝簡單、生產周期短、原材料采購方便廉價、性價比高、絕緣可靠性高、整體機械性能好，是國內防止軸電流的新工藝、新技術。

由于高壓變頻技術應用快速發展，使得絕大多電機采用使用變頻調速技術，這樣在電機繞組輸入端接入的高頻調整電壓的電容效應，以及三相輸出電壓瞬時不對稱所造成的共模電壓，會對電機形成顯著的軸電壓;另外還有電機運行時軸的兩端形成電位差，產生軸電壓，產生軸電流。如果不及時防止，會破壞油膜的穩定性和潤滑油的物理化學性能，對軸承產生電腐蝕危害，甚至直接燒毀軸承和軸瓦。采用絕緣軸承套結構，是解決軸電流對軸承腐蝕的一種有效方法，提高了軸承的壽命及運行的可靠性.，同時解決采用進口絕緣軸承的價格高的問題，該絕緣軸承套技術應用可廣泛推廣應用于大功率電機低壓電機和高壓電機中。

一、電動機軸電流的形成與危害

旋轉電機在運行中產生軸電壓的原因，有軸交鏈交變磁通和靜電荷積累兩種

交變磁通產生的軸電壓是連續的，周期性的。通常。電動機的轉子在對稱的正弦交變磁場中運行，切割磁場感應的交變電勢所產生的交變電流也是對稱的。所以，正常時轉子兩端間不會有不對稱電壓的出現。但是，當電機定子鐵心的圓周方向上的磁阻出現不平衡時，便產生與軸相交鏈的含有諧波的交變磁通，這時就會產生不對稱交變電勢。隨著磁極的旋轉，與軸相交鏈的磁通交替變化，便產生了軸電壓，這種電壓是沿軸向而產生的。一般情況下，這種電壓大約2～5V

然而，靜電荷產生的軸電壓是簡歇的，并且是非周期的，其大小與運轉狀態、流體的狀態等因素關系很大。電動機在運行過程中，負載方面的流體會與運行的旋轉體摩擦而在旋轉體上產生靜電荷，電荷逐漸積累便產生電壓，由這種情況產生的軸電壓和由磁交變所產生電壓在機理上是不同的。

二、軸電壓的測量

軸電壓一般不高，通常在8～10V左右。測定軸電壓時應選用10～20V的高內阻交流電壓表，被試電機在額定電壓下空載運行，用電壓表測量軸電壓U1;然后將轉軸一端與其軸承座端接，測軸承對地的軸電壓U2。測點表面

應與電壓表引線接觸良好。

通過比較U1和U2可以得知油膜的絕緣狀況;當U1=U2時，說明油膜絕緣狀態良好;當U1>1.1U2，說明油膜絕緣不良;

大中型交流電動機運行中，轉子軸電壓一旦形成回路，就會產生軸電流，軸電流會在轉軸、軸承內圈、軸承外圈、軸承室等構成的回路中流過，最顯著的現象是在轉軸軸承位置和軸承內圈表面因電弧放電而產生小而深的圓形蝕點，隨電弧放電增多，在轉軸和軸承內圈表面的蝕點增多號表面增大，從而影響軸承的壽命，導致電機不能正常運行.

三、國內外對電動機軸電流的危害的預防措施：

（一）軸承的絕緣措施

采用滾動軸承結構的電機一般選用絕緣軸承，絕緣軸承進口價格高，用戶難以接受，維修、更換軸承不方便.

（二）電機軸的絕緣

采用滾動軸承結構的電機轉軸的前后軸承臺及其軸肩可采取絕緣措施，如用等離子法均勻噴涂50～100μm厚的高性能耐熱陶瓷絕緣層。該結構工藝復雜、成本高.

（三）端蓋軸承室內的絕緣

采用端蓋軸承室內加套，在套與端蓋間夾墊絕緣、采用熱套連接，在熱套時容易造成絕緣損壞，然后在加工端蓋的軸承室的尺寸，連接螺栓加絕緣套管，這種結構和工藝相對復雜，絕緣可靠性差.

（四）均衡接地法

由于存在雜散電容，就會產生電流，通過均衡接地電壓，可以降低流經軸承的電流.絕緣軸套的結構創新。

（五）絕緣軸承套法

在中型以上三相交流異步電動機中，可用絕緣軸承套代替普通軸承套，可以完全預防軸電流對滾動軸承電蝕的危害。兩種軸承套的主材料都是HT200鑄件，加工方法、制造成本基本一樣，但性價比很高。

四、絕緣軸承套結構

在普通軸承套的基體上，如圖1，將絕緣材料，通過獨特設計結構，工藝簡單、其絕緣性能、機械性能可靠性高，使兩者成為一體，其機械強度與HT200一樣，但其電氣絕緣電阻大于500MΩ，完全阻止軸電流形成回路。降低產品成本，工藝簡單、維修方便，取代絕緣軸承.

針對電動機軸電流的形成及產生的危害問題，相關人員必須采取切實可行的措施防止軸電流的形成，最大程度地降低軸電流對設備的損傷。一般通過以上處理后，大多電動機的軸電流微乎其微，對電動機構不成實質上危害。

參考文獻：

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