Jordning av motoraxeln förbättrar tillförlitligheten hos växelriktardrivna motorer

Underhållsingenjörer på toppen av kommersiella byggnader eller industrianläggningar smörjer regelbundet om motorer och letar efter andra tecken på trötthet, och utan verktyg för förebyggande underhåll eller avancerad programvara för förutsägande kontroll för att ge varningar, kan ingenjörer stanna och tänka: "Vad är det för motorer som är blir värre?"Blir det högre, eller är det bara min fantasi?”Den erfarne ingenjörens interna sensorer (hörsel) och förnimmelser (prediktiva larm) av motorn kan vara korrekta, med tiden är lagren i mitten av ingens medvetenhet.För tidigt slitage i fodralet, men varför?Var medveten om denna "nya" orsak till lagerfel och vet hur du förhindrar det genom att eliminera spänningar i common mode.

Varför misslyckas motorer?

Även om det finns många olika orsaker till motorfel, är den främsta orsaken, gång på gång, lagerfel.Industrimotorer upplever ofta en mängd olika miljöfaktorer som kan påverka motorns livslängd negativt.Även om nedsmutsning, fukt, värme eller felaktig belastning säkerligen kan orsaka för tidigt lagerfel, är ett annat fenomen som kan orsaka lagerbrott common mode spänning.

Common mode spänning

De flesta motorer som används idag körs på korsspänning, vilket innebär att de är anslutna direkt till den trefasström som kommer in i anläggningen (via en motorstartare).Motorer som drivs av frekvensomriktare har blivit vanligare eftersom tillämpningar har blivit mer komplexa under de senaste decennierna.Fördelen med att använda en frekvensomriktare för att driva en motor är att ge varvtalsreglering i applikationer som fläktar, pumpar och transportörer, samt köra laster med optimal effektivitet för att spara energi.

En nackdel med frekvensomriktare är dock potentialen för common-mode-spänningar, som kan orsakas av en obalans mellan frekvensomriktarens trefasiga inspänningar.Höghastighetsomkopplingen av en pulsbreddsmodulerad (PWM) växelriktare kan orsaka problem för motorlindningar och lager, lindningarna är väl skyddade med ett inverter-antispikisoleringssystem, men när rotorn ser att spänningsspikar ackumuleras kommer strömmen söker väg till minsta motstånd mot mark: genom lager.

Motorlager är smorda med fett, och oljan i fettet bildar en film som fungerar som ett dielektrikum.Med tiden går detta dielektrikum sönder, spänningsnivån i axeln ökar, strömobalansen söker vägen för minsta motstånd genom lagret, vilket gör att lagret blir bågigt, allmänt känt som EDM (Electrical Discharge Machining).Med tiden uppstår denna konstanta ljusbåge, ytområdena i lagerbanorna blir spröda och små metallbitar inuti lagret kan gå sönder.I slutändan rör sig detta skadade material mellan lagerkulorna och lagerbanorna, vilket skapar en nötande effekt som kan orsaka frost eller spår (och potentiellt öka omgivningsljud, vibrationer och motortemperatur).När situationen förvärras kan vissa motorer fortsätta att gå, och beroende på problemets svårighetsgrad kan eventuell skada på motorlagren vara oundviklig eftersom skadan redan har skett.

bygger på förebyggande

Hur avleder man strömmen från lagret?Den vanligaste lösningen är att lägga till en axeljord till ena änden av motoraxeln, speciellt i applikationer där common mode-spänningar kan vara vanligare.Axeljordning är i grunden ett sätt att ansluta en motors roterande rotor till jord genom motorramen.Att lägga till en axeljord till motorn (eller köpa en förinstallerad motor) före installation kan vara ett litet pris jämfört med underhållskostnaderna förknippade med lagerbyte, för att inte tala om de höga kostnaderna för driftstopp.

Flera typer av axeljordningsarrangemang är vanliga i branschen idag.Att montera kolborstar på fästen är fortfarande populärt.Dessa liknar typiska DC kolborstar, som i princip ger en elektrisk anslutning mellan de roterande och stationära delarna av motorkretsen..En relativt ny typ av anordning på marknaden är fiberborstringen, dessa anordningar fungerar på liknande sätt som kolborstar genom att lägga flera strängar av ledande fibrer i en ring runt skaftet.Utsidan av ringen förblir stationär och är vanligtvis monterad på motorns ändplatta, medan borstarna åker på ytan av motoraxeln, avleder ström genom borstarna och är säkert jordade.Men för större motorer (över 100 hk), oavsett vilken axeljordningsanordning som används, rekommenderas det generellt att installera ett isolerat lager i den andra änden av motorn där axeljordningsanordningen är installerad för att säkerställa att alla spänningar i rotorn är urladdas genom jordningsanordningen.

Sammanfattningsvis

Frekvensomriktare kan spara energi i många applikationer, men utan ordentlig jordning kan de orsaka för tidigt motorfel.Det finns tre saker att tänka på när man försöker minska spänningarna i common mode i applikationer med variabel frekvens: 1) Se till att motorn (och motorsystemet) är ordentligt jordade.2) Bestäm rätt bärvågsfrekvensbalans, vilket kommer att minimera brusnivåer och spänningsobalans.3) Om axeljordning anses nödvändig, välj den jordning som är bäst lämpad för applikationen.