1、同步電機(jī)軸電流的分析與防范劉 昶 (寬厚板廠摘 要 本文分析了同步電機(jī)軸電流產(chǎn)生的原因及其危害性,介紹了防止電機(jī)軸電流產(chǎn)生的方法與措施。關(guān)鍵詞 同步電機(jī) 軸電壓 軸電流 防范措施1 前言鄂鋼寬厚板廠精軋機(jī)2臺(tái)主傳動(dòng)同步電機(jī)功率均為9000k W。在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,如果在兩軸端或電機(jī)轉(zhuǎn)軸與軸承間有軸電流存在,那么將大大縮短電機(jī)軸承的使用壽命。為了保證精軋機(jī)2臺(tái)主傳動(dòng)同步電機(jī)的正常運(yùn)行,有必要防范其軸電流的產(chǎn)生。下面針對(duì)大型同步電機(jī)軸電流產(chǎn)生的原因及防范措施作簡(jiǎn)要分析與介紹。2 軸電流的產(chǎn)生只要電機(jī)在運(yùn)行,轉(zhuǎn)子軸兩端之間或軸與軸承之間就會(huì)產(chǎn)生電位差,這個(gè)電位差叫軸電壓。一般工頻電機(jī)的軸電壓主要是由

2、于磁不平衡、逆變供電、靜電感應(yīng)、外部電源介入等原因造成。由于鄂鋼寬厚板廠2臺(tái)主傳動(dòng)同步電機(jī)通過(guò)P WM變頻電源供電,變頻器的P WM脈寬調(diào)制會(huì)導(dǎo)致調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中高頻諧波成份增多,這些諧波分量會(huì)在轉(zhuǎn)軸部分產(chǎn)生電磁感應(yīng)電壓,這種高頻振蕩的電磁感應(yīng)電壓與轉(zhuǎn)子的容性耦合,就會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)軸對(duì)地的脈沖軸電壓。若軸電壓通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)軸、兩端軸承、電機(jī)底座或編碼器形成閉合回路,則產(chǎn)生軸電流。正常情況下,軸電壓較低,軸承內(nèi)部的潤(rùn)滑油膜起絕緣隔離作用,不會(huì)產(chǎn)生軸電流;但是當(dāng)軸電壓較高時(shí),就會(huì)放電擊穿潤(rùn)滑油膜形成回路產(chǎn)生軸電流。在交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中,這種高頻軸電流對(duì)軸承的電蝕破壞最大。電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,轉(zhuǎn)軸與潤(rùn)滑流體摩擦,會(huì)

3、在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生靜電荷,靜電荷逐漸積累就產(chǎn)生軸電壓。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸接觸到軸體以外部件時(shí),就會(huì)通過(guò)該部件放電,否則繼續(xù)積累靜電荷,導(dǎo)致軸電壓過(guò)高,最終擊穿軸承潤(rùn)滑油膜放電。這種現(xiàn)象重復(fù)發(fā)生就會(huì)對(duì)軸承造成傷害。如前所述,軸電流的產(chǎn)生都是源于軸電壓。根據(jù)西門子公司提供的同步電機(jī)說(shuō)明,軸端對(duì)地電位50V 就會(huì)對(duì)軸承造成嚴(yán)重傷害。3 防范措施幾乎所有電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中或多或少都會(huì)產(chǎn)生軸電壓,無(wú)法避免。當(dāng)軸電壓擊穿軸承的潤(rùn)滑油膜,給軸電流形成通路時(shí),就形成對(duì)軸承的傷害。既然無(wú)法避免軸電壓的產(chǎn)生,那就要采取措施減小軸電壓并 阻止軸電流的產(chǎn)生。圖1 軸電流回路針對(duì)電磁感應(yīng)產(chǎn)生軸電壓,在電機(jī)安裝過(guò)程中,首先保證了安裝質(zhì)

4、量,即保證定子、轉(zhuǎn)子間氣隙對(duì)稱,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)軸向和徑向串動(dòng)嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),這樣可避免磁通不對(duì)稱而產(chǎn)生軸電壓。電機(jī)轉(zhuǎn)軸、軸承、電機(jī)底座或編碼器可以形成軸電流閉合回路,如圖1所示。從圖1中可以看出,有4個(gè)可能的接地點(diǎn),(下轉(zhuǎn)第19頁(yè)302009年第2期3.6 熱機(jī)械軋制(TMT M(Ther m o M echanical Ro lli n g是通過(guò)控制軋制溫度以獲得細(xì)小晶粒,改善材料綜合機(jī)械性能的工藝。在T M軋制期間,整個(gè)道次計(jì)劃是由軋機(jī)L2級(jí)計(jì)算,其中包括計(jì)算軋件中間冷卻厚度和冷卻時(shí)間,以達(dá)到所要求的溫度和殘余應(yīng)變。為了提高軋機(jī)利用率,T M軋制一般采用多塊鋼交叉軋制的方式,軋機(jī)L2上的

5、軋機(jī)節(jié)湊控制功能在其它軋件冷卻期間組織其它坯料進(jìn)行軋制。4 系統(tǒng)評(píng)價(jià)及調(diào)試、生產(chǎn)建議鄂鋼寬厚板廠引進(jìn)的西門子奧鋼聯(lián)軋機(jī)L2系統(tǒng)可以提高產(chǎn)品尺寸控制精度,提高成材率,減輕崗位操作人員負(fù)擔(dān),保證設(shè)備安全運(yùn)行;利用數(shù)據(jù)庫(kù)文件,有利于工程技術(shù)人員進(jìn)行軋機(jī)性能分析、故障分析和產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析。鄂鋼寬厚板廠已進(jìn)入全面調(diào)試和試生產(chǎn)階段,特別需要重點(diǎn)研究、測(cè)定并穩(wěn)定各級(jí)控制系統(tǒng)和設(shè)備的能力,保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。基于此,特提出以下幾點(diǎn)建議:1嚴(yán)格功能考核和驗(yàn)收考核。寬厚板軋機(jī)L2系統(tǒng)及其他設(shè)備和控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)就是保證設(shè)備和各項(xiàng)系統(tǒng)的完整性和可靠精度,因此必須嚴(yán)格按照保證值指標(biāo)進(jìn)行考核驗(yàn)收。2轉(zhuǎn)變工作重點(diǎn)。

6、在前期設(shè)備安裝階段的首要任務(wù)是不斷學(xué)習(xí),詳盡掌握設(shè)備情況,后期的工作重點(diǎn)則需調(diào)整到充分發(fā)掘軋線的能力上。3系統(tǒng)維護(hù)與安全運(yùn)行。應(yīng)當(dāng)重視系統(tǒng)和設(shè)備的檢修和保養(yǎng)問(wèn)題,避免出現(xiàn)設(shè)備保養(yǎng)滯后、達(dá)不到保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn),特別是在調(diào)試和生產(chǎn)初期應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注檢測(cè)儀器、儀表的運(yùn)行情況,保證其運(yùn)行精度。4熟悉警報(bào),做好預(yù)案。系統(tǒng)調(diào)試完成后程序等軟件故障基本被排除,操作及技術(shù)人員需準(zhǔn)確理解系統(tǒng)中的引導(dǎo)性警報(bào)和明確警報(bào),通過(guò)預(yù)案演練,要求能迅速完成故障排除工作。5處理好生產(chǎn)達(dá)產(chǎn)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的關(guān)系。寬厚板投產(chǎn)初期,市場(chǎng)嚴(yán)峻,生產(chǎn)達(dá)產(chǎn)、品種開(kāi)發(fā)任務(wù)繁重,除考慮軋機(jī)能力與工藝限制等條件外,應(yīng)當(dāng)處理好新產(chǎn)品的小批量試制與成熟產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的關(guān)系,做到優(yōu)化排產(chǎn)。(上接第30頁(yè)分別是:a聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)的軋機(jī)設(shè)備、b電機(jī)傳動(dòng)側(cè)軸承、c電機(jī)非傳動(dòng)側(cè)軸承和d電機(jī)非傳動(dòng)側(cè)安裝的編碼器。當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)形成軸電壓后,一旦軸承的潤(rùn)滑油膜擊穿,a-c、b-c、b-d與電機(jī)底座之間都可以形成軸電流回路。所以在安裝過(guò)程中,在電機(jī)兩端的軸承與電機(jī)底座之間加絕緣墊(1M ,并使編碼器與電機(jī)本體絕緣。這樣就消除了形成軸電流回路的可能性。對(duì)于磨擦靜電產(chǎn)生軸電壓,在電機(jī)轉(zhuǎn)軸的傳動(dòng)端安裝接地碳刷,與轉(zhuǎn)軸可靠接觸,保證轉(zhuǎn)軸為零電位,隨時(shí)將軸上靜電荷引向大地,這樣就消除了由于摩擦靜電產(chǎn)生軸電流的可能性。4 結(jié)語(yǔ)隨著大型交流變頻電機(jī)的