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分析船舶推进电机绝缘轴承
2020-12-23 14:57:22 分类:轴承知识
摘要:近年来船舶电力推进系统需求日趋增多,交流变频调速应用日趋广泛。采用变频调速不但能实现电机无级调速,而且可以在不同应用场景和不同负载条件下使电动机始终运行在高效区,并确保优良的动态特性。随着推进电机容量的不断增大,轴电流导致电机损伤事故屡有发生,设计时应该重视由轴电流引起的危害。


   近年来船舶电力推进系统需求日趋增多,交流变频调速应用日趋广泛。采用变频调速不但能实现电机无级调速,而且可以在不同应用场景和不同负载条件下使电动机始终运行在高效区,并确保优良的动态特性。随着推进电机容量的不断增大,轴电流导致电机损伤事故屡有发生,设计时应该重视由轴电流引起的危害。

   轴电流产生机理和危害船舶交流电力推进系统一般包括推进变压器、推进变频器和推进电机,变频器一般采用电压型两电平交-直-交拓扑方案,变频器采用模块化设计,包括整流单元、制动单元、逆变单元等组成,力求达到较大的功率密度和高可靠性,主回路示意图如图。


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   变频驱动系统运行时,转轴与轴承之间产生的电压叫做轴电压,若轴承绝缘不佳,则会通过轴承、轴承座或机座等构成回路,轴电流就产生了。轴电压是随着电机的旋转运行就存在的,一般普通工频电机轴电压产生主要是由电容电流、单极效应或磁路不对称等因素造成,最终还是由磁通脉动造成的,在正弦波供电的情况下,轴电压较小,危害不大"。但是对于船舶电力推进系统广泛应用的变频电机大都采用变频供电,这时电机的轴电压主要是由于电源三相输出电压不平衡的零序分量产生。

   变频调速驱动系统中谐波高频成份多,高次谐波分量在定子绕组、电缆和转轴中产生电磁感应,电机内分布电容的耦合作用形成共模回路,产生共模电压高频振荡,并与转子容性耦合,形成转轴对地电压,借助电机轴、轴承和机座等构成回路将产生轴电流。轴电压不高的时候,电机轴承润滑后形成的一层油膜可以起到绝缘作用,轴电流没有通路。


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   但是当轴电压较高且润滑不充分时,轴电压过将使润滑油膜击穿放电产生轴电流,并导致发热产生高温烧灼,对轴承内圈外圈、或滚珠产生损伤,形成一些微小区域的凹槽损伤,对于高速旋转的电机来说,将引起异常噪声振动,不及时采取措施将在电机轴承的内外圈、滚珠上产生大面积损伤,导致轴承损坏,大大降低电机的使用寿命。

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