Cum se rezolvă eroziunea electrică a rulmenților motorului

Ce cauzează tensiunea pe arbore în motoarele comandate de variatoare de frecvență (VFD)? Cum se pot testa curenții prin lagăre?

Sursa curenților prin lagăre

Curenții prin lagăre sunt curenți de descărcare de înaltă frecvență generați de tensiunea pe arbore și care trec prin lagărele motorului. Cauza fundamentală constă în tensiunea modulată în lățime de impuls (PWM) generată de variatoarele de frecvență (VFD), care furnizează o serie de impulsuri pozitive și negative care se comută rapid, în locul unei unde sinusoidale. Aceasta creează o tensiune medie dezechilibrată între cele trei faze, cunoscută sub denumirea de tensiune în mod comun (care apare adesea sub forma unei unde pătrate cu șase trepte).

În motoarele comandate de VFD, tensiunea în mod comun induce tensiunea pe arbore prin cuplaj capacitiv în structura internă a motorului. Odată ce această tensiune depășește rezistența la izolație a filmului de lubrifiant din lagăr, are loc o descărcare, formând curenți capacitivi EDM (prelucrare prin descărcări electrice) care creează microgoluri și caneluri pe căile de rulare ale rulmenților. În motoarele de putere mai mare (de obicei >75 kW), fluxul magnetic de înaltă frecvență induce, de asemenea, o tensiune la capătul arborelui, determinând curenți de circulație înalt-frecvenți care deteriorează simultan rulmenții de la ambele capete. Aceste două tipuri de curenți reprezintă cauzele principale ale deteriorării electrice a rulmenților.

Curenți capacitivi de prelucrare prin descărcare electrică

Structura internă a unui motor electric funcționează în mod similar cu un condensator. Tensiunea comună (common-mode) provenită de la variatorul de frecvență generează o tensiune cuplată capacitiv pe arborele motorului. Această tensiune de pe arbore se descarcă prin arc electric prin rulmenți către carcasă, constituind curenții capacitivi de prelucrare prin descărcare electrică.

Tensiunea de pe arbore poate fi măsurată folosind un osciloscop digital și o Probă VOLSUN pentru măsurarea tensiunii de pe arbore . Descărcările se manifestă sub formă de impulsuri de tensiune de înaltă frecvență.

Aceste arcuri de descărcare, care pot apărea de zeci de mii de ori pe secundă, deteriorează unsoarea din lagăre și provoacă prelucrarea prin descărcare electrică, rezultând în mii de micropituri microscopice pe căile de rulare ale lagărelor. Aceste micropituri, împreună cu unsoarea deteriorată, măresc frecarea și conduc la probleme de NVH (zgomot, vibrații și asperitate).

Efectele curenților prin lagăre

În timp, micile cratere provocate de arcul electric care străpunge lagărele se acumulează, formând o finișare mată vizibilă, cunoscută sub denumirea de „înghețare”. Un lagăr înghețat este mai puțin neted decât unul sănătos, ceea ce duce la creșterea frecării, la generarea unei călduri mai intense și la o degradare suplimentară a căilor de rulare ale lagărului. În timp, interacțiunea dintre deteriorarea electrică și vibrații produce un model în dungi sau în „gard de scânduri”, cunoscut sub denumirea de fluting (eroziune în dungi).

Odată ce apare fluting-ul, eșecul lagărului este iminent. Un lagăr afectat de fluting generează vibrații excesive și un zgomot ascuțit caracteristic. Diagrama de mai jos ilustrează tipurile obișnuite de eroziune electrică a lagărelor.

Inelul conductiv de generația a 3-a VOLSUN (inel pentru legarea la pământ a arborelui), datorită designului său ușor și structurii compacte, poate fi instalat direct pe unitățile de rulmenți, satisfăcând cerințele stricte privind spațiu și greutate ale vehiculelor electrice. În plus, caracteristica sa fără necesitate de întreținere reduce presiunea asupra serviciilor post-vânzare, reprezentând astfel o soluție fiabilă pentru abordarea problemelor de eroziune electrică a rulmenților!