EN
Miten ratkaista moottorin laakerien sähköinen kulumisilmiö
Mikä aiheuttaa akselin jännitteen moottoreissa, joita ohjataan taajuusmuuttajilla (VFD)? Kuinka laakerivirtoja voidaan testata?
Laakerivirtojen lähde
Laakerivirrat ovat korkeataajuuisia purkuvirtoja, joita akselin jännite aiheuttaa ja jotka kulkevat moottorin laakereiden läpi. Juurisyy piilee taajuusmuuttajien tuottamassa pulssileveysmoduloidussa (PWM) jännitteessä, joka tuottaa sarjan nopeasti vaihtuvia positiivisia ja negatiivisia pulssia eikä sinimuotoista aaltoa. Tämä aiheuttaa epätasapainoisen keskiarvojännitteen kolmen vaiheen yli, jota kutsutaan yhteismoodijännitteeksi (joka usein ilmenee kuusiaskeleisena neliöaaltona).
Taajuusmuuttajalla ohjatuissa moottoreissa yhteismoodijännite indusoi akselin jännitteen kapasitiivisen kytkennän kautta moottorin sisäisessä rakenteessa. Kun tämä jännite ylittää laakerin voitelukalvon eristyskyvyn, se purkautuu ja muodostaa kapasitiivisia EDM-virtoja (sähköeristyspurkaukset) jotka muodostavat mikrokuopat ja urat laakerin juoksupintojen pinnalle. Korkeatehoisissa moottoreissa (yleensä yli 75 kW) korkeataajuinen magneettivuo indusoi myös akselin päähän jännitteen, mikä johtaa korkeataajuuiset kiertävät virrat jotka vahingoittavat samanaikaisesti laakereita molemmissa päissä. Nämä kaksi virtalajia ovat sähköisen laakerivaurion pääasialliset syyt.
Kapasitiiviset sähköiskutyöstövirrat
Sähkömoottorin sisäinen rakenne toimii samalla tavalla kuin kondensaattori. Taajuusmuuttajan yhteismuotoinen jännite aiheuttaa kapasitiivisesti kytketyn jännitteen moottorin akselille. Tämä akselijännite purkautuu kaarina laakerien läpi moottorin runkoon, muodostaen kapasitiivisia sähköiskutyöstövirtoja.
Akselijännitettä voidaan mitata digitaalisella oskilloskoopilla ja VOLSUN-akselijänniteanturilla . Purkaukset ilmenevät korkeataajuisina jännitepiikkienä.
Nämä purkauksikaaret, joita voi esiintyä kymmeniä tuhansia kertoja sekunnissa, heikentävät laakerivoiteetta ja aiheuttavat sähköpurkausmuokkauksen, mikä johtaa tuhansiin mikroskooppisiin kuoppiin laakerien juoksupintoihin. Nämä kuopat yhdessä heikentyneen voiteen kanssa lisäävät kitkaa ja aiheuttavat NVH-ongelmia (melu, värinä ja karkeus).
Korkeataajuuiset kiertävät virrat
Taajuusmuuttajan (VFD) lähtöön syntyvät korkeataajuuiset virrat kytkentyvät kapasitiivisesti moottorin runkoon ja kulkevat sen läpi kohti maadoitusta. Kun nämä virrat kulkevat rungon läpi, ne synnyttävät korkeataajuista magneettista vuota moottorin sisällä. Tämä vuon aiheuttaa puolestaan korkeataajuista päästä-päähän vaikutavaa jännitettä akselille. Suuremmissa moottoreissa päästä-päähän vaikutava akselijännite on riittävän korkea, jotta akselin läpi kulkee korkeataajuinen kiertävä virta laakereiden kautta.
Tämä kiertävä virta kulkee akselista runkoon yhden laakerin kautta ja rungosta takaisin akseliin toisen laakerin kautta. Tuloksena on kiertävän virran silmukka akselin ja moottorirungon välillä, joka vahingoittaa molempia laakereita samanaikaisesti.
Laakerivirtojen vaikutukset
Ajan myötä laakerien läpi tapahtuvan kaarun aiheuttamat mikroskooppiset kuopat kertyvät näkyväksi mattapinnaksi, jota kutsutaan jäätymisilmiöksi (frosting). Jäätyneen laakerin pinta ei ole yhtä sileä kuin terveen laakerin, mikä johtaa kitkan lisääntymiseen, suurempaan lämmönmuodostukseen ja laakerin juoksuratojen edelleen etenevään rappeutumiseen. Ajan myötä sähkövaurion ja värähtelyn vuorovaikutus tuottaa raidoitetun tai "aita"-mallisen kuvion, jota kutsutaan flutingiksi.
Kun fluting on muodostunut, laakerin rikkoutuminen on väistämätön. Flutettu laakeri aiheuttaa liiallista värähtelyä ja tunnusomaista kirskuntaa. Alla oleva kaavio havainnollistaa yleisimpiä laakerien sähköistä kulumausta.
VOLSUNin 3. sukupolven johtava rengas (akselin maadoitusrengas), kevyen suunnittelunsa ja tiukkojen tila- ja painovaatimusten täyttävän kompaktin rakenteensa ansiosta se voidaan asentaa suoraan laakeriyksiköihin, mikä täyttää sähköautojen tiukat tila- ja painovaatimukset. Lisäksi sen huoltovapaa toimintatapa vähentää jälkimarkkinoiden palvelupainetta, mikä tekee siitä luotettavan ratkaisun laakerien sähköiseen kuluttumiseen liittyviin ongelmiin!
