电动机轴电流的分析及防范措施（1）

摘要：本文分析了交流电动机轴电流的产生、危害以及防范措施。以从根本上解决轴电流危害的问题。

关键词：轴电流 轴电压  产生  防范措施 

1.轴电压、轴电流的产生

在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存在，那么对于电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重的甚至只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。

    1.1磁不平衡产生轴电压

交流异步电动机是在正弦交变的电压下运行的，电动机的转子是在正弦交变的磁场中运行。由于电动机由于扇形冲片、硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，当电动机的定子铁心的圆周方向上的磁阻发生不平衡时，便产生与轴相交链的交变磁通，从而产生交变电势，当电动机产生转动而磁极旋转，通过各磁场极的磁通发生了变化，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴的两端感应出轴电压。于是就产生了与轴相交链的磁通。随着磁极的旋转，与轴相交链的磁通交替变化，这种电压是延轴向而产生的，如果与轴两侧的轴承直接接触形成闭合回路，就产生了轴电流。一般情况下这种轴电压大概为1～2V。

2.2逆变供电产生轴电压

　　电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。

2.3静电感应产生轴电压

在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的两端感应出轴电压。

2.4静电荷

电动机在运行过程中，负载方面的流体与旋转体运行摩擦而在旋转体上产生静电荷，电荷逐渐积累便产生轴电压。由这种情况产生的轴电压和由磁交变所产生的轴电压在机理上是不同的。静电荷产生的轴电压是间歇的，并且是非周期性的，其大小与运转状态、流体的状态等因素关系很大。如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。 轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。

2.5外部原因

外部电源的介入产生轴电压由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保护、测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。

　　综上分析电动机的轴电压、轴电流是由于环绕电动机轴的磁路不对称、转子运转不同心、感生脉动磁通等原因所产生的，它会使轴—轴承—机座的回路有轴电流流通，在电动机转子轴两端、轴与轴承之间、轴与轴承对地形成称为轴电压。根据轴承的种类不同，其耐电压程度有所不同，若超过轴承所允许的值，会通过油膜放电或者导电，会在轴瓦和轴承处产生点状微孔，并在底部产生发黑现象。严重时会使轴和轴承受到损坏，运行中伴随着强烈的噪声及设备外壳带电等。一般用电网电源供电时也会产生轴电压，但用通用变频器驱动电动机时，由于输出波形含有高次谐波成分而使其影响增大，并且随着运行频率的变化而成比例增加。其原理是，异步电动机的定子绕组是嵌入定子铁心槽内的，定子绕组的匝间以及定子绕组和电动机机座之间均存在分布电容，当通用变频器在高载频下运行时，逆变器的共模电压产生急剧变化，会通过电动机绕组的分布电容由电动机的外壳到接地端之间形成漏电流。该漏电流有可能形成放射性和传导性两类电磁干扰。而由于电动机磁路的不平衡，静电感应和共模电压又是产生轴电压和轴电流的起因。当定子绕组输入端突加陡峭变化的电压时，由于分布电容的影响，使绕组各点电压分布不均，使输入端绕组接近端口部分电压高度集中而引起绝缘破坏或老化。这种现象一般破坏的部分是定子绕组，电压常集中于侵入的端点部位。此外，由于绕组的电抗较大，输入电压的高频分量将集中于输入端点附近的分布电容上，通过配电线、绕组、机壳间的分布电容到接地线流通电流，形成一个LC串联谐振电路，当其中产生高频谐振电流时，就会产生各式各样的故障。一般地，通用变频器驱动容量较小的异步电动机时，轴电压的问题可以不考虑，但使用超过200kW的电动机时，特别是对已有的风机、压缩机等进行变频调速改造的场合，最好事先确认轴电压的大小，以便及早采取预防措施。