EN
Comment résoudre l’érosion électrique des roulements moteur
Quelle est l'origine de la tension sur l'arbre dans les moteurs pilotés par des variateurs de fréquence (VDF) ? Comment tester les courants traversant les roulements ?
Origine des courants traversant les roulements
Les courants traversant les roulements sont des courants de décharge haute fréquence induits par la tension sur l'arbre et circulant à travers les roulements du moteur. La cause première réside dans la tension modulée en largeur d'impulsion (MLI) générée par les VDF, qui délivre une série d'impulsions positives et négatives commutant rapidement, plutôt qu'une onde sinusoïdale. Cela crée une tension moyenne déséquilibrée entre les trois phases, appelée tension homopolaire (souvent représentée sous forme d'une onde carrée à six paliers).
Dans les moteurs pilotés par VDF, la tension homopolaire induit une tension sur l'arbre par couplage capacitif au sein de la structure interne du moteur. Dès que cette tension dépasse la rigidité diélectrique du film lubrifiant du roulement, elle se décharge, formant des courants capacitifs de décharge électro-érosive (DEE) qui créent des micro-puits et des rainures sur les chemins de roulement des roulements. Dans les moteurs de puissance supérieure (généralement > 75 kW), le flux magnétique haute fréquence induit également une tension à l’extrémité de l’arbre, entraînant courants de circulation haute fréquence qui endommagent simultanément les roulements aux deux extrémités. Ces deux types de courants constituent les causes principales des dommages électriques aux roulements.
Courants capacitifs de décharge par usinage électro-érosif
La structure interne d’un moteur électrique fonctionne de manière similaire à un condensateur. La tension modale commune provenant du variateur de fréquence génère une tension couplée par capacité sur l’arbre du moteur. Cette tension à l’arbre se décharge par étincelage à travers les roulements vers le bâti du moteur, constituant des courants capacitifs de décharge par usinage électro-érosif.
La tension à l’arbre peut être mesurée à l’aide d’un oscilloscope numérique et d’une Sonde de tension à l’arbre VOLSUN . Les décharges se manifestent sous forme de pics de tension haute fréquence.
Ces arcs de décharge, qui peuvent se produire des dizaines de milliers de fois par seconde, dégradent la graisse des roulements et provoquent un usinage par décharge électrique, entraînant la formation de milliers de micro-pits sur les chemins de roulement des roulements. Ces micro-pits, associés à la graisse dégradée, augmentent le frottement et conduisent à des problèmes de NVH (bruit, vibrations et rugosité).
Courants de circulation haute fréquence
Les courants haute fréquence présents à la sortie du variateur de fréquence (VFD) se couplent capacitivement au bâti du moteur et circulent à travers celui-ci en direction de la masse. Lorsque ces courants traversent le bâti, ils génèrent un flux magnétique haute fréquence à l’intérieur du moteur. Ce flux induit, à son tour, une tension haute fréquence d’extrémité à extrémité sur l’arbre. Dans les moteurs plus volumineux, cette tension d’extrémité à extrémité est suffisamment élevée pour faire circuler des courants haute fréquence à travers les roulements.
Ce courant de circulation circule de l'arbre vers le bâti via un roulement, puis du bâti vers l'arbre via l'autre roulement. Le résultat est une boucle de courant de circulation entre l'arbre et le bâti du moteur, endommageant simultanément les deux roulements.
Effets des courants dans les roulements
Au fil du temps, les micro-puits causés par les arcs électriques traversant les roulements s’accumulent pour former une finition mate visible, appelée « givrage ». Un roulement givré est moins lisse qu’un roulement sain, ce qui entraîne une augmentation du frottement, une génération accrue de chaleur et une dégradation supplémentaire des chemins de roulement. Au fil du temps, l’interaction entre les dommages électriques et les vibrations produit un motif rayé ou en « clôture de barreaux », appelé « rainurage ».
Une fois le rainurage apparu, la défaillance du roulement est imminente. Un roulement rainuré provoque des vibrations excessives et un bruit strident caractéristique. Le schéma ci-dessous illustre les types courants d’érosion électrique des roulements.
Bague conductrice de troisième génération VOLSUN (bague de mise à la terre de l’arbre), grâce à sa conception légère et à sa structure compacte, il peut être directement installé sur les unités de roulement, répondant ainsi aux exigences strictes en matière d'espace et de poids des véhicules électriques. En outre, sa caractéristique sans entretien réduit la pression exercée sur le service après-vente, ce qui en fait une solution fiable pour résoudre les problèmes d'érosion électrique des roulements !
