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샤프트 접지 링의 주요 목적은 무엇입니까?
현대 산업에서 대부분의 모터는 가변 주파수 드라이브(VFD)에 의해 구동됩니다. VFD는 고속 스위칭을 통해 전압과 주파수를 조절합니다. 그러나 이 방식에는 부작용이 있는데, VFD가 출력하는 PWM 파형에는 고주파 성분이 포함되어 있어 모터 내부에 비대칭 전기장을 발생시킵니다. 이러한 유도 작용으로 인해 모터 축과 접지 사이에 전압이 발생하게 되며, 이를 축전압(shaft voltage)이라고 합니다.
축전압은 시간이 지남에 따라 누적되며 그 크기가 증가합니다. 이 전압이 베어링 오일 필름의 절연 파괴 전압을 초과하게 되면 오일 필름이 즉시 파손됩니다. 오일 필름이 파손되면 고전압은 탈출 경로를 찾아 순간적인 펄스 전류를 발생시키게 되며, 이를 축전류(shaft current)라고 합니다.
이 고주파, 고에너지 샤프트 전류는 베어링을 통과할 때 볼과 레이스웨이의 접촉 지점에서 순간적으로 미세한 스파크 방전을 발생시킵니다. 이러한 방전이 반복적으로 발생하면 전기 부식과 유사한 현상을 일으켜 다음과 같은 일반적인 문제들을 유발할 수 있습니다.
피트 및 홈: 베어링 레이스웨이와 볼의 표면에 '워ashboard' 형태의 피트와 홈이 형성됩니다.
그리스 열화: 고온의 전기 스파크로 인해 그리스가 조기에 노화되고 열화되어 윤활 성능을 잃게 됩니다.
소음 및 진동: 베어링 표면의 손상으로 작동 중에 비정상적인 소음과 진동이 발생할 수 있습니다.
베어링 고장: 이로 인해 설계 수명보다 훨씬 이른 시점에 베어링이 고장 나게 되며, 모터 가동 중단을 초래하게 됩니다.
샤프트 접지 링은 어떻게 베어링 부식을 방지할 수 있을까요? 먼저, 샤프트 접지 링의 보호 원리는 '저임피던스 우선 경로'를 제공한다는 것을 이해해야 합니다. 예를 들어, Volsun 샤프트 접지 링과 도전성 브러시는 주로 도전성 섬유와 금속 본체로 구성되어 있어 경량이며 저항이 낮고 물리적으로 안정적인 전류 전달이 가능합니다. Volsun은 캔틸레버 구조를 사용하여 유연한 섬유 브러시 끝부분이 샤프트 표면에 단단히 밀착되도록 합니다. 이 도전성 섬유 다발과 와이어로 형성된 경로는 베어링 오일 필름의 절연 저항보다 훨씬 낮은 저항을 갖습니다. 샤프트 전압이 축적되기 시작하면, 극도로 낮은 임피던스 덕분에 샤프트 접지 링 경로가 대부분의 샤프트 전류를 우선적으로 분산시킵니다.
간단히 말해, 이는 샤프트 전류가 베어링 오일 필름을 뚫고 지나가기 전에 접지로 빠져나갈 수 있도록 임피던스가 낮고 더 쉬운 경로를 제공합니다. 이를 통해 샤프트 전압이 베어링 오일 필름을 관통할 만큼 축적되는 것을 방지하여, 베어링을 통한 샤프트 전류의 흐름을 효과적으로 분산시키고, 궁극적으로 베어링의 전기 부식으로부터 보호합니다.
요약하면, 샤프트 접지 링은 낮은 임피던스를 가지며 우선적으로 방전되는 경로를 제공하여 유해한 샤프트 전압과 전류를 접지로 유도함으로써 베어링 오일 필름을 통과하는 것을 방지합니다. 이를 통해 스파크가 베어링 트랙과 볼을 부식시키는 것을 막아 모터 베어링의 전기 부식 문제를 효과적으로 해결하며, 모터와 베어링의 수명을 크게 연장시킵니다.
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