EN
Jak řešit elektrickou erozi ložisek motoru
Co způsobuje napětí na hřídeli u motorů řízených frekvenčními měniči (VFD)? Jak lze testovat ložiskové proudy?
Zdroj ložiskových proudů
Ložiskové proudy jsou vysokofrekvenční vybíjecí proudy, které jsou vyvolány napětím na hřídeli a protékají ložisky motoru. Základní příčinou je napětí s pulzní šířkovou modulací (PWM), generované frekvenčními měniči, které vytváří řadu rychle přepínajících se kladných a záporných pulsů místo sinusové vlny. To vede k nerovnovážnému průměrnému napětí mezi třemi fázemi, tzv. napětí společného režimu (často se projevující jako šestistupňová čtvercová vlna).
U motorů řízených frekvenčními měniči indukuje napětí společného režimu napětí na hřídeli prostřednictvím kapacitní vazby uvnitř vnitřní struktury motoru. Jakmile toto napětí překročí izolační pevnost mazacího filmu ložiska, dochází k jeho vybití, čímž vznikají kapacitní EDM proudy (elektroerozivní obrábění) které vytvářejí mikrojamky a drážky na běžných plochách ložisek. U motorů s vyšším výkonem (obvykle >75 kW) způsobuje vysokofrekvenční magnetický tok také napětí na konci hřídele, čímž vznikají vysokofrekvenční obvodové proudy které současně poškozují ložiska na obou koncích hřídele. Tyto dva typy proudů jsou hlavními příčinami elektrického poškození ložisek.
Kapacitní výbojové obráběcí proudy (EDM)
Vnitřní stavba elektrického motoru funguje podobně jako kondenzátor. Napětí společného režimu ze střídavého měniče (VFD) indukuje kapacitně vázané napětí na hřídeli motoru. Toto napětí na hřídeli se vybíjí obloukovým výbojem přes ložiska do rámu motoru, čímž vznikají kapacitní EDM proudy.
Napětí na hřídeli lze měřit pomocí digitálního osciloskopu a Sondy VOLSUN pro měření napětí na hřídeli . Výboje se projevují jako vysokofrekvenční napěťové špičky.
Tyto výbojové oblouky, které se mohou objevit desetitisíckrát za sekundu, degradují mazivo ložisek a způsobují elektroerozní opracování, čímž vznikají tisíce mikroskopických jam na běžných plochách ložisek. Tyto jamy spolu s degradovaným mazivem zvyšují tření a vedou k problémům NVH (hluk, vibrace a drsnost).
Vysokofrekvenční obvodové proudy
Vysokofrekvenční proudy ve výstupu frekvenčního měniče se kapacitně vazí na rám motoru a procházejí jím směrem k uzemnění. Při průchodu těchto proudů rámem vzniká uvnitř motoru vysokofrekvenční magnetický tok. Tento tok zase indukuje vysokofrekvenční napětí mezi konci hřídele. U větších motorů je napětí mezi konci hřídele dostatečně vysoké, aby protlačilo vysokofrekvenční obvodové proudy přes ložiska.
Tento obvodový proud protéká hřídelem k rámu přes jedno ložisko a zpět z rámu k hřídeli přes druhé ložisko. Výsledkem je uzavřená smyčka obvodového proudu mezi hřídelí a rámem motoru, která poškozuje obě ložiska současně.
Účinky proudů procházejících ložisky
Postupně se mikroskopické jámky způsobené obloukovým výbojem v ložiskách hromadí do viditelné matné povrchové úpravy, tzv. „omrzliny“. Ložisko s omrzlinou je méně hladké než zdravé ložisko, což vede ke zvýšenému tření, vyššímu výkonu tepla a dalšímu poškozování běžných drah ložiska. Postupně se vzájemným působením elektrického poškození a vibrací vytvoří pruhovaný nebo tzv. „plotový“ vzor, známý jako fluting (vyrytí).
Jakmile se fluting vyvine, selhání ložiska je nevyhnutelné. Ložisko s flutingem způsobuje nadměrné vibrace a charakteristický pronikavý vrčivý zvuk. Následující diagram ilustruje běžné typy elektrické eroze ložisek.
VOLSUNovo vodivé kroužky třetí generace (kroužek pro uzemnění hřídele), díky své lehké konstrukci a kompaktnímu uspořádání lze přímo instalovat na ložiskové jednotky, čímž splňuje přísné požadavky elektrických vozidel na prostor a hmotnost. Navíc jeho bezúdržbový provoz snižuje zátěž po-prodejního servisu a činí jej spolehlivým řešením problémů s elektrickou erozí ložisek!
