Як усунути електричну ерозію підшипників двигуна

Що викликає напругу на валі в двигунах, що працюють від частотних перетворювачів (ЧП)? Як можна перевірити струми через підшипники?

Джерело струмів через підшипники

Струми через підшипники — це високочастотні розрядні струми, що виникають під дією напруги на валі й протікають через підшипники двигуна. Основною причиною є напруга з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ), яку генерують ЧП; вона подає серію швидко перемикаючих додатних і від’ємних імпульсів замість синусоїдної хвилі. Це призводить до несиметричної середньої напруги між трьома фазами, що називається напругою спільного режиму (часто має вигляд шестиступінчастої прямокутної хвилі).

У двигунах, що працюють від ЧП, напруга спільного режиму індукує напругу на валі за рахунок ємнісного зв’язку всередині конструкції двигуна. Як тільки ця напруга перевищує пробивну міцність плівки мастила в підшипнику, відбувається її розряд, утворюючи ємнісні струми ЕРО (електроерозійної обробки) які створюють мікропори та канавки на бігових доріжках підшипників. У двигунах з вищою потужністю (зазвичай >75 кВт) високочастотний магнітний потік також індукує напругу на валу, що призводить до високочастотні циркулюючі струми які одночасно пошкоджують підшипники з обох кінців вала. Ці два типи струмів є основними причинами електричного пошкодження підшипників.

Струми ємнісного електроерозійного оброблення

Внутрішня структура електродвигуна функціонує подібно до конденсатора. Спільна напруга від частотного перетворювача генерує ємнісно зв’язану напругу на валу двигуна. Ця напруга на валу розряджається через дуговий пробій у підшипниках до корпусу двигуна, утворюючи ємнісні струми електроерозійного оброблення.

Напругу на валу можна виміряти за допомогою цифрового осцилографа та Пробника напруги на валу VOLSUN . Розряди проявляються у вигляді високочастотних спалахів напруги.

Ці дугові розряди, які можуть виникати десятки тисяч разів на секунду, руйнують мастило підшипників і спричиняють електроерозійну обробку, що призводить до утворення тисяч мікроскопічних ямок на бігових доріжках підшипників. Ці ямки разом із розкладеним мастилом збільшують тертя й призводять до проблем із НВГ (шумом, вібрацією та жорсткістю).

Вплив струмів, що проходять через підшипники

З часом мікроскопічні ямки, спричинені електричним пробоєм через підшипники, накопичуються й утворюють видиму матову поверхню, відому як «замороження». Підшипник із такою поверхнею менш гладкий порівняно зі справним, що призводить до зростання тертя, підвищення тепловиділення та подальшого руйнування бігових доріжок підшипника. З часом взаємодія електричних пошкоджень і вібрації призводить до утворення смугастого або «парканоподібного» малюнка, відомого як «флютинг».

Після виникнення флютингу відмова підшипника неминуча. Підшипник із флютингом викликає надмірну вібрацію та характерний пронизливий шум. Наведена нижче схема ілюструє поширені типи електричної ерозії підшипників.

Провідне кільце VOLSUN третього покоління (кільце заземлення вала), завдяки легкій конструкції та компактним габаритам може бути безпосередньо встановлена на підшипникові вузли, що відповідає суворим вимогам до простору й маси електромобілів. Крім того, її безобслуговувана конструкція зменшує навантаження на післяпродажне обслуговування, роблячи її надійним рішенням для усунення проблеми електричної ерозії підшипників!