Кільце заземлення вала: як воно захищає підшипники двигуна від електричних пошкоджень

Оскільки електродвигуни рухаються до вищої швидкості, вищої потужності на одиницю об’єму та частішого використання приводів змінної частоти (VFD), струми на валу та електричні пошкодження підшипників стають усе більш важливими проблемами надійності.

Високочастотна напруга, що генерується інверторами, може індукувати небажані струми на валу двигуна. Якщо цей струм проходить через підшипники, повторні електричні розряди можуть призвести до утворення ямок, хвилястої ерозії, деградації мастила та передчасного виходу підшипників з ладу.

А кільце заземлення вала (SGR) забезпечує спеціальний шлях з низьким опором для перенаправлення струму з вала від підшипників та його безпечного відведення до землі.

Яка функція кільця заземлення вала?

Основна функція кільця заземлення вала полягає в тому, щоб змінити шлях небажаного струму на валу .

У двигуні з інверторним керуванням спільна напруга, що виникає через ШІМ-перемикання, може створювати електричний потенціал на валу двигуна. За певних умов роботи струм може проходити через підшипники двигуна перед тим, як досягне заземлення.

Це створює шкідливий струмовий шлях:

Вал → Підшипник → Каркас двигуна → Заземлення

Кільце заземлення вала створює альтернативний шлях:

Вал → Кільце заземлення вала → Каркас двигуна → Заземлення

Забезпечуючи контрольований провідний шлях, кільце заземлення допомагає запобігти тому, щоб підшипники стали частиною електричного кола.

Ключова цінність: Змінити шлях струму, захистити підшипники.

Цей принцип робить кільця заземлення вала особливо корисними для двигунів, що працюють у режимі високочастотного перемикання, на високих швидкостях обертання або тривалий час безперервно.

Чому струм через вал є проблемою для підшипників двигуна?

Підшипники двигуна призначені для сприйняття механічних навантажень і забезпечення плавного обертання — а не для пропускання електричного струму.

Коли електричний розряд багаторазово виникає через підшипник, на доріжці кочення та елементах кочення підшипника може виникнути мікроскопічне пошкодження. З часом це може призвести до:

· Електричного вибоїну та канавок

· Погіршення мастила

· Збільшення шуму та вібрації

· Скорочення терміну служби підшипника

· Несподіваного технічного обслуговування та простою

Ризик особливо актуальний у разі: Двигунів з частотним регулюванням (VFD), високошвидкісних двигунів, тягових двигунів електромобілів (EV) та інших сучасних електроприводних систем .

Тому захист від струмів у підшипниках слід передбачати ще на етапі проектування двигуна та інтеграції системи, а не лише після виявлення пошкоджень підшипників.

Як працює кільце заземлення валу?

Кільце заземлення вала використовує провідні елементи для підтримання електричного контакту з обертовим валом.

Коли виникає небажане напруження на валі, провідне кільце забезпечує шлях із нижчим опором для струму. Струм перенаправляється через кільце заземлення, передається на каркас двигуна, а потім — до системи заземлення.

Ефективність рішення щодо заземлення вала залежить від більшого, ніж просто наявність електричного контакту. Також слід враховувати такі чинники, як діаметр вала, швидкість обертання, опір контакту, положення встановлення, конструкція двигуна, температура та умови експлуатації .

Правильно спроектоване кільце заземлення має забезпечувати надійний контакт і стабільну електричну роботу протягом тривалої експлуатації двигуна.

Де використовують кільця заземлення вала?

Технологію заземлення вала можна застосовувати в різних двигунах і обертовому обладнанні, де електричний струм може впливати на надійність підшипників.

Двигуни приводу електромобілів із новою енергетикою

Сучасні двигуни EV рухаються до вища напруга, вища швидкість та більша потужнісна щільність системи з архітектурою 800 В, приладами на основі карбіду кремнію (SiC) та високошвидкісними приводами можуть створювати складні електричні умови для підшипників двигуна.

Кільце заземлення валу може забезпечити контрольований шлях для небажаного струму через вал і сприяти покращенню захисту підшипників.

Промислові двигуни з частотним регулюванням

Двигуни, що працюють від перетворювачів частоти (VFD), є одним із найпоширеніших застосувань для заземлення валу. До типового обладнання належать:

· Промислові вентилятори

· Водяні насоси

· Компресори

· Конвеєри

· Сервосистеми

Спеціальний шлях для струму на валу може зменшити ризик електричної ерозії під час безперервної роботи.

Системи HVAC

Сучасні системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря часто використовують двигуни, вентилятори, насоси та компресори зі змінною швидкістю. Заземлення вала можна включити до стратегій захисту двигунів у випадках, коли струм на валу, індукований перетворювачем, є проблемою.

Вітрові турбіни та велике обертальне обладнання

Вітрові турбіни, генератори, великі двигуни та інше обертальне обладнання можуть працювати безперервно в складних умовах.

Захист підшипників від електричних пошкоджень може покращити надійність обладнання та зменшити незаплановане технічне обслуговування.

Чому варто обрати Volsun для розв’язань із заземлення вала?

Кільце заземлення вала може бути невеликим компонентом, але його ефективність суттєво впливає на надійність підшипників двигуна.

Volsun робить акцент на рішеннях заземлення вала, спеціально розроблених для конкретних застосувань , поєднуючи розробку продуктів з інженерною підтримкою.

Наш підхід охоплює повний процес:

Діагностика умов експлуатації → Аналіз проблеми → Розробка рішення → Створення прототипу → Тестування та валідація → Масове виробництво

Це дозволяє оцінювати рішення щодо заземлення на основі реального застосування двигуна, а не лише діаметра валу.

Для Двигуни EV, двигуни з частотним регулюванням (VFD), промислові двигуни, обладнання HVAC, насоси, вентилятори, вітрові турбіни та інші обертові машини , компанія Volsun може надавати клієнтам підтримку у розробці відповідних рішень щодо заземлення валу.

Захист підшипників шляхом контролю шляху струму

Оскільки технології двигунів постійно розвиваються, запобігання електричним пошкодженням підшипників стає все важливішою складовою надійності двигунів.

А колець Заземлення Валу пропонує практичний спосіб перенаправлення небажаних струмів валу від підшипників до контрольованого контуру заземлення.

Чи ви вирішуєте проблему Струму через підшипники двигунів EV, струму валу, індукованого VFD, чи електричної ерозії в промислових двигунах , принцип простий:

Не дозволяйте підшипнику ставати шляхом для струму.

Кільце заземлення вала Volsun — змінює шлях струму, щоб захистити підшипники.

Питання та відповіді: кільце заземлення вала

Що таке заземлювальне кільце вала?

Кільце заземлення вала — це провідний пристрій, встановлений на валу або навколо нього, який забезпечує шлях з низьким імпедансом для небажаного струму вала й допомагає запобігти проходженню електричного струму через підшипники.

Чому двигуни з ПЧП потребують заземлення вала?

ПЧП використовують високочастотне ШІМ-перемикання, що може генерувати спільну напругу та індукувати струм у валі. Кільце заземлення вала забезпечує альтернативний шлях для цього струму й допомагає зменшити ризик електричного пошкодження підшипників.

Чи можна використовувати кільце заземлення вала в двигунах ЕВ?

Так. Кільця заземлення вала можна використовувати в ЕВ та інших високошвидкісних електродвигунах, де струм вала, пов’язаний з перетворювачем, може впливати на надійність підшипників.

Чи надає Volsun індивідуальні кільця заземлення вала?

Так. Компанія Volsun може розробляти індивідуальні рішення щодо кілець заземлення відповідно до діаметра валу, конструкції двигуна, доступного монтажного простору, умов експлуатації та інших вимог застосування.

Які чинники слід враховувати під час вибору кільця заземлення для валу?

Важливими чинниками є діаметр валу, швидкість обертання двигуна, робоча температура, положення встановлення, опір контакту, конструкція підшипника, конфігурація заземлення та очікуваний термін служби.