Cách Giải Quyết Hiện Tượng Xói Mòn Điện Trên Ổ Trục Động Cơ

Điện áp trục trong động cơ điều khiển bởi Bộ biến tần (VFD) xuất hiện do nguyên nhân nào? Làm thế nào để kiểm tra dòng điện chảy qua ổ trượt?

Nguồn phát sinh dòng điện chảy qua ổ trượt

Dòng điện chảy qua ổ trượt là các dòng xả cao tần được tạo ra bởi điện áp trục và chạy qua các ổ trượt của động cơ. Nguyên nhân gốc rễ nằm ở điện áp điều chế độ rộng xung (PWM) do VFD tạo ra, trong đó đầu ra là một chuỗi các xung dương và âm chuyển mạch nhanh thay vì một sóng hình sin. Điều này gây ra sự mất cân bằng điện áp trung bình trên ba pha, được gọi là điện áp chế độ chung (thường biểu hiện dưới dạng sóng vuông sáu bậc).

Trong các động cơ điều khiển bởi VFD, điện áp chế độ chung cảm ứng điện áp trục thông qua ghép nối dung tính trong cấu trúc bên trong động cơ. Khi điện áp này vượt quá khả năng cách điện của màng bôi trơn trong ổ trượt, nó sẽ phóng điện, tạo thành dòng điện xả dung tính (EDM – Electrical Discharge Machining) tạo ra các vết lõm vi mô và các rãnh xoắn trên các bề mặt lăn của ổ bi. Ở các động cơ công suất cao hơn (thường >75 kW), từ thông tần số cao cũng gây ra điện áp đầu trục, dẫn đến dòng điện tuần hoàn tần số cao gây hư hại đồng thời cho ổ bi ở cả hai đầu trục. Hai loại dòng điện này là nguyên nhân chính gây hư hỏng ổ bi do yếu tố điện.

Dòng điện xả điện phóng điện định hình bằng phương pháp gia công điện dung (EDM)

Cấu trúc bên trong của động cơ điện hoạt động tương tự như một tụ điện. Điện áp chế độ chung từ bộ biến tần (VFD) tạo ra một điện áp được ghép nối qua điện dung trên trục động cơ. Điện áp trục này phóng điện qua hiện tượng đánh lửa giữa các ổ bi và thân động cơ, tạo thành các dòng điện EDM điện dung.

Điện áp trục có thể được đo bằng máy hiện sóng kỹ thuật số và một Đầu dò điện áp trục VOLSUN . Các hiện tượng phóng điện biểu hiện dưới dạng các xung điện áp tần số cao.

Các hồ quang phóng điện này, có thể xảy ra hàng chục nghìn lần mỗi giây, làm suy giảm mỡ bôi trơn ổ bi và gây ra hiện tượng gia công bằng tia lửa điện, dẫn đến hàng nghìn vết lõm vi mô trên các rãnh lăn của ổ bi. Những vết lõm này, cùng với mỡ bôi trơn bị suy giảm, làm tăng ma sát và gây ra các vấn đề về NVH (Tiếng ồn, Độ rung và Độ cứng nhắc).

Tác động của dòng điện đi qua ổ bi

Theo thời gian, các vết lõm vi mô do phóng điện hồ quang qua ổ bi tích tụ dần thành một lớp bề mặt mờ nhìn thấy được, gọi là hiện tượng "đóng băng" (frosting). Ổ bi bị đóng băng ít trơn láng hơn so với ổ bi lành mạnh, dẫn đến ma sát tăng cao, sinh nhiệt nhiều hơn và làm suy giảm thêm các rãnh lăn của ổ bi. Dần dần, sự tương tác giữa tổn thương do điện và rung động tạo ra một họa tiết sọc hoặc dạng "hàng rào gỗ" (picket fence) được gọi là hiện tượng "rãnh sóng" (fluting).

Khi hiện tượng rãnh sóng đã xuất hiện, việc hỏng hóc ổ bi là điều không thể tránh khỏi. Ổ bi bị rãnh sóng gây ra rung động quá mức và phát ra tiếng rít đặc trưng. Sơ đồ dưới đây minh họa các dạng xói mòn điện phổ biến trên ổ bi.

Vòng dẫn điện thế hệ thứ ba của VOLSUN (vòng nối đất trục), với thiết kế nhẹ và cấu trúc nhỏ gọn, có thể được lắp đặt trực tiếp lên các cụm ổ bi, đáp ứng các yêu cầu khắt khe về không gian và trọng lượng của xe điện. Ngoài ra, tính năng không cần bảo trì giúp giảm áp lực dịch vụ hậu mãi, từ đó trở thành giải pháp đáng tin cậy để giải quyết vấn đề xói mòn điện trên ổ bi!