EN
Wiadomości
Dlaczego napędy VFD uszkadzają łożyska?
Szybka odpowiedź
Przekształtniki częstotliwościowe (VFD) mogą generować napięcie wału wskutek wysokoczęstotliwościowego przełączania wewnątrz falownika. Gdy napięcie to się gromadzi, prąd elektryczny może rozładowywać się przez łożyska silnika. W dłuższym okresie powtarzające się rozładowania uszkadzają powierzchnie łożysk, prowadząc do powstawania wgłębień, hałasu, drgań oraz przedwczesnego uszkodzenia.
Rosnące zastosowanie silników z przekształtnikami częstotliwościowymi
Przekształtniki częstotliwościowe są powszechnie stosowane w celu poprawy efektywności energetycznej oraz regulacji prędkości obrotowej silników. Spotyka się je w systemach przemysłowych, takich jak pompy, sprężarki, urządzenia HVAC oraz układy transportowe.
Jednak wielu inżynierów zauważa nieoczekiwany problem po instalacji układów VFD: łożyska silników ulegają uszkodzeniu znacznie wcześniej niż się spodziewano.
Problem ten nie wynika z niedostatecznego smarowania ani przeciążenia mechanicznego. W wielu przypadkach rzeczywistą przyczyną jest uszkodzenie elektryczne wewnątrz łożyska.
W jaki sposób przekształtniki częstotliwościowe generują napięcie wału
W przeciwieństwie do tradycyjnych źródeł zasilania, które dostarczają gładkiego napięcia sinusobowego, VFD regulują prędkość silnika za pomocą modulacji szerokości impulsu (PWM). W ten sposób napięcie włącza się i wyłącza się szybko przy wysokich częstotliwościach.
W trakcie tego procesu przełączania generowane jest zjawisko zwane napięciem w trybie wspólnym.
To napięcie może powodować potencjał elektryczny między wałem silnika a ramą silnika. W miarę uruchamiania silnika napięcie wału stopniowo rośnie.
Gdy napięcie staje się wystarczająco silne, aby przebić cienką folie smarową wewnątrz łożyska, następuje rozładowanie elektryczne.
Co dzieje się w łożysku
Każdy wyładowanie jest niezwykle małe, ale zachowuje się jak mikroskopijna iskra między powierzchniami metalu.
Tysiące takich iskry mogą powstawać co sekundę podczas pracy silnika.
Z biegiem czasu powtarzana aktywność elektryczna powoduje kilka rodzajów uszkodzeń:
● Wpadki małe kratery na torze wyścigowym
● Oklaskiwanie – matowa, szara, zużyta powierzchnia
● Krojenie – równomiernie rozmieszczone bruzdy wzdłuż toru łożyska
Zwiększona wibracja i hałas
Badania przemysłowych układów silnikowych sugerują, że uszkodzenia łożysk spowodowane prądem elektrycznym mogą stanowić znaczną część przypadków przedwczesnych awarii silników napędzanych falownikami (VFD).
Zapobieganie problemowi za pomocą pierścieni uziemiających wału
Pierścień uziemiający wału chroni łożysko, zapewniając kontrolowaną ścieżkę elektryczną do uziemienia. Zamiast pozwalać na wyładowanie napięcia przez łożysko, pierścień uziemiający odprowadza prąd pasożytniczy z wirującego wału bezpośrednio do korpusu silnika.
Pierścień uziemiający wału wykorzystuje przewodzące mikrowłókna, które utrzymują ciągły kontakt z wałem podczas obrotu silnika. Ponieważ pierścień uziemiający oferuje ścieżkę o niższym oporze niż łożysko, prąd elektryczny naturalnie przepływa przez niego.
Proste rozwiązanie zapobiegawcze
W wielu nowoczesnych układach napędowych uszkodzenia łożysk spowodowane prądem elektrycznym nie są od razu widoczne, aż do wystąpienia awarii. Wcześniejsze zainstalowanie pierścienia uziemiającego wału w fazie projektowania układu pozwala inżynierom zmniejszyć ryzyko przedwczesnego uszkodzenia łożysk oraz poprawić długoterminową niezawodność silnika.
Często zadawane pytania
1. Dlaczego silniki z przemiennikami częstotliwości powodują przepływ prądu przez łożyska?
Wysokoczęstotliwościowe przełączanie w przemiennikach częstotliwości generuje napięcie wspólnego modułu, które może indukować napięcie na wale i prowadzić do jego rozładowania przez łożyska silnika.
2. Czy smarowanie może zapobiegać uszkodzeniom łożysk spowodowanym prądem elektrycznym?
Nie. Smarowanie chroni przed zużyciem mechanicznym, ale nie zapobiega rozładowaniom elektrycznym.
3. Jaka jest najbardziej powszechna metoda ochrony?
Pierścienie uziemiające wału są szeroko stosowane, ponieważ bezpiecznie odprowadzają prąd pasożytniczy od łożysk.
