电气问题导致的电机振动——福禄克MDA揭示轴电压真相

当下，机械工程师对于现场的电机维护，都会通过振动、温度两方面，快速排查问题点。测振分析与红外热像，是常见的检测手段。

问题的原因，常分为机械与电气两类。

机械原因包括对中差、动平衡差、轴承磨损等。

电气原因则相对复杂，有三项不平衡、过载、瞬态冲击、浪涌、谐波等等。也相对的，更复杂，且难以验证。

这次小编将用过一个实际案例，来阐述一个电气问题引发的振动变大。

上海某家化工企业的现场使用大型变频电机，来驱动风机工作，去年更换过变频器之后发现，电机振动变大，温升明显，检修时发现轴承电腐蚀情况如下图

轴承的内表面成瓦楞状，细看犹如“搓衣板”的齿痕一样。这样粗糙的表面导致了磨损加速，最终导致了振动与发热。

这种典型的电腐蚀，实际是变频电机的“轴电压”所导致的

为什么电机接上变频器就会有轴电压事件的产生呢？

这里我们来介绍下“轴电压”这个概念

变频器供给电机的电压不是正弦波，而是正、负脉冲波形。该电压的瞬时值为直流电平的正值、负值或0。因此三相电压不可能“平衡”，三相瞬时值之和不为0。

机端的脉冲电压，通过电容耦合，可在转轴上产生较高的“共模电压”。

当轴电压超过轴承润滑油的绝缘能力，即高于油层的击穿电压时，产生了电火花加工电流。此时，油膜被击穿，轴承内外滚道瞬间短路。

整个过程可简化为：轴电压迅速放电，对轴承内侧“打电弧”，产生电腐蚀。

由于滚珠与滚道内表面位点接触，放电电流密度很大。瞬间的高温将灼伤轴承，因此出现了点蚀和槽沟。

对于轴电压的治理方法其实并不困难，使用碳刷接地即可，将电导入地下即可有效防止轴电压的产生。

但依然引发了后续问题：

1·碳刷是消耗品，如何确定碳刷有效性？

2·如何需要安装碳刷，数量是多少？

回到开头提到的这家化工企业，目前他们使用了4个碳刷接地来防止轴电压。对于测试手段，他使用了福禄克196示波表来测试，但效果不理想，无法区分轴电压事件。同时金属探头和轴高速摩擦，寿命大大较少。

本次福禄克的工程师使用了MDA-550变频电机分析仪来测试。

MDA具备了轴电压的专项功能，根据拓扑图接线，安装好探头即可开始测试。

轴电压测试现场

将测试碳刷固定在电机上并让刷头与电机转轴接触。

将现场4个碳刷，分别进行安装来进行测试

测试结果如下

0

1

无接地碳刷情况下：频繁轴电压事件，最高达到4V以上，平均每秒有7次轴电压事件

0

2

安装2个接地碳刷情况下：轴电压数量大幅下将，效果显著，平均每秒2次轴电压事件

0

3

安装4个接地碳刷情况下：没有轴电压放电事件，安全可靠

本次案例小结

1·用户现场的4个接地碳数确实可以起到防止轴电压的事件，通过福禄克MDA的测试证实

2·碳刷属于消耗品，长时间则可能失效，需定期测试，以保证轴电压不会再次出现。

福禄克MDA-550拥有专项变频电机的测试功能，不仅能针对测试轴电压的发电事件，还可实现轴电压事件次数的统计，评估轴电压严重性，保障设备安全运行。

若对现场仪器测试感兴趣

欢迎点击福禄克官网

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