EN
Чому частотні перетворювачі (VFD) пошкоджують підшипники двигунів?
Швидка відповідь
Частотні перетворювачі (ЧП) можуть створювати напругу на валу через високочастотне перемикання всередині інвертора. Коли ця напруга накопичується, електричний струм може розряджатися через підшипники двигуна. З часом такі повторювані розряди пошкоджують поверхні підшипників, що призводить до утворення ямок, шуму, вібрації та передчасного виходу з ладу. Встановлення кільця заземлення вала дозволяє безпечно спрямувати струм у землю й запобігти пошкодженню підшипників.
Зростаюче використання двигунів з ЧП
Частотні перетворювачі широко використовуються для підвищення енергоефективності та регулювання швидкості обертання двигунів. Вони є поширеними в промислових системах, таких як насоси, компресори, обладнання систем опалення, вентиляції та кондиціонування повітря (ОВК), а також конвеєрні системи.
Однак багато інженерів помічають неочікувану проблему після встановлення систем з ЧП: підшипники двигунів починають виходити з ладу значно раніше, ніж очікувалося.
Ця проблема не викликана поганим мащенням або механічним перевантаженням. У багатьох випадках справжньою причиною є електричне пошкодження всередині підшипника.
Як ЧП створюють напругу на валу
На відміну від традиційних джерел живлення, які забезпечують плавне синусоїдне напруження, VFD регулюють швидкість двигуна за допомогою модуляції широти імпульсу (PWM). Цей метод швидко включає і вимикає напругу на високих частотах.
Під час цього процесу перемикання виникає явище, яке називається загальним напругою.
Це напруження може викликати електричний потенціал між валом двигуна та рамою двигуна. По мірі роботи двигуна напруга вала поступово збільшується.
Коли напруга стає достатньо сильною, щоб прорвати тонку плівку змазочного засобу всередині підшипника, відбувається електричний розряд.
Що відбувається всередині підшипника
Кожен розряд надзвичайно маленький, але він поводиться як мікроскопічна іскра між металевими поверхнями.
За кожну секунду під час роботи двигуна може з'являтися тисячі таких іскр.
З часом ця повторювана електрична активність викликає кілька видів пошкодження:
● Випадання ями невеликі кратери на проїзній дорозі
● Облідування – матова сіра зношена поверхня
● Флютовання – рівномірно розташовані борозенки уздовж доріжки кочення підшипника
Підвищена вібрація та шум
Дослідження промислових електродвигунів показують, що електричні пошкодження підшипників можуть спричиняти велику частку передчасних відмов двигунів, що живляться від частотних перетворювачів.
Запобігання проблемі за допомогою кілець заземлення валу
Кільце заземлення валу захищає підшипник, забезпечуючи контрольований електричний шлях до заземлення. Замість того, щоб дозволити розряду напруги через підшипник, кільце заземлення відводить паразитний струм із обертового валу безпосередньо до корпусу двигуна.
Кільце заземлення валу використовує провідні мікроволокна, які забезпечують постійний контакт із валом під час обертання двигуна. Оскільки кільце заземлення має нижчий опір порівняно з підшипником, електричний струм природним чином проходить через нього.
Просте профілактичне рішення
Для багатьох сучасних електроприводів пошкодження підшипників через електричний струм не є відразу помітним, поки не станеться відмова. Встановлення кільця заземлення валу на ранніх етапах проектування системи дозволяє інженерам знизити ризик передчасного пошкодження підшипників і підвищити надійність двигуна в довгостроковій перспективі.
ЧаП
1. Чому двигуни з частотними перетворювачами викликають струми через підшипники?
Високочастотне перемикання в частотних перетворювачах генерує напругу нульової послідовності, яка може індукувати напругу на валу, що, у свою чергу, може розряджатися через підшипники двигуна.
2. Чи може мастило запобігти електричному пошкодженню підшипників?
Ні. Мастило захищає від механічного зношування, але не може запобігти електричному розряду.
3. Який найпоширеніший метод захисту?
Кільця заземлення валу широко використовуються, оскільки вони безпечно відводять паразитний струм від підшипника.
