同步电机轴电流的分析与防范

1、同步电机轴电流的分析与防范刘 昶 (宽厚板厂摘 要 本文分析了同步电机轴电流产生的原因及其危害性,介绍了防止电机轴电流产生的方法与措施。关键词 同步电机 轴电压 轴电流 防范措施1 前言鄂钢宽厚板厂精轧机2台主传动同步电机功率均为9000k W。在电机运行过程中,如果在两轴端或电机转轴与轴承间有轴电流存在,那么将大大缩短电机轴承的使用寿命。为了保证精轧机2台主传动同步电机的正常运行,有必要防范其轴电流的产生。下面针对大型同步电机轴电流产生的原因及防范措施作简要分析与介绍。2 轴电流的产生只要电机在运行,转子轴两端之间或轴与轴承之间就会产生电位差,这个电位差叫轴电压。一般工频电机的轴电压主要是由

2、于磁不平衡、逆变供电、静电感应、外部电源介入等原因造成。由于鄂钢宽厚板厂2台主传动同步电机通过P WM变频电源供电,变频器的P WM脉宽调制会导致调速驱动系统中高频谐波成份增多,这些谐波分量会在转轴部分产生电磁感应电压,这种高频振荡的电磁感应电压与转子的容性耦合,就会产生转轴对地的脉冲轴电压。若轴电压通过电机转轴、两端轴承、电机底座或编码器形成闭合回路,则产生轴电流。正常情况下,轴电压较低,轴承内部的润滑油膜起绝缘隔离作用,不会产生轴电流;但是当轴电压较高时,就会放电击穿润滑油膜形成回路产生轴电流。在交流变频调速系统中,这种高频轴电流对轴承的电蚀破坏最大。电机运行过程中,转轴与润滑流体摩擦,会

3、在转轴上产生静电荷,静电荷逐渐积累就产生轴电压。当旋转的转轴接触到轴体以外部件时,就会通过该部件放电,否则继续积累静电荷,导致轴电压过高,最终击穿轴承润滑油膜放电。这种现象重复发生就会对轴承造成伤害。如前所述,轴电流的产生都是源于轴电压。根据西门子公司提供的同步电机说明,轴端对地电位50V 就会对轴承造成严重伤害。3 防范措施几乎所有电机在运行过程中或多或少都会产生轴电压,无法避免。当轴电压击穿轴承的润滑油膜,给轴电流形成通路时,就形成对轴承的伤害。既然无法避免轴电压的产生,那就要采取措施减小轴电压并 阻止轴电流的产生。图1 轴电流回路针对电磁感应产生轴电压,在电机安装过程中,首先保证了安装质

4、量,即保证定子、转子间气隙对称,转子旋转时轴向和径向串动严格控制在标准范围内,这样可避免磁通不对称而产生轴电压。电机转轴、轴承、电机底座或编码器可以形成轴电流闭合回路,如图1所示。从图1中可以看出,有4个可能的接地点,(下转第19页302009年第2期3.6 热机械轧制(TMT M(Ther m o M echanical Ro lli n g是通过控制轧制温度以获得细小晶粒,改善材料综合机械性能的工艺。在T M轧制期间,整个道次计划是由轧机L2级计算,其中包括计算轧件中间冷却厚度和冷却时间,以达到所要求的温度和残余应变。为了提高轧机利用率,T M轧制一般采用多块钢交叉轧制的方式,轧机L2上的

5、轧机节凑控制功能在其它轧件冷却期间组织其它坯料进行轧制。4 系统评价及调试、生产建议鄂钢宽厚板厂引进的西门子奥钢联轧机L2系统可以提高产品尺寸控制精度,提高成材率,减轻岗位操作人员负担,保证设备安全运行;利用数据库文件,有利于工程技术人员进行轧机性能分析、故障分析和产品质量统计分析。鄂钢宽厚板厂已进入全面调试和试生产阶段,特别需要重点研究、测定并稳定各级控制系统和设备的能力,保证系统稳定运行。基于此,特提出以下几点建议:1严格功能考核和验收考核。宽厚板轧机L2系统及其他设备和控制系统稳定运行的基础就是保证设备和各项系统的完整性和可靠精度,因此必须严格按照保证值指标进行考核验收。2转变工作重点。

6、在前期设备安装阶段的首要任务是不断学习,详尽掌握设备情况,后期的工作重点则需调整到充分发掘轧线的能力上。3系统维护与安全运行。应当重视系统和设备的检修和保养问题,避免出现设备保养滞后、达不到保养标准,特别是在调试和生产初期应当密切关注检测仪器、仪表的运行情况,保证其运行精度。4熟悉警报,做好预案。系统调试完成后程序等软件故障基本被排除,操作及技术人员需准确理解系统中的引导性警报和明确警报,通过预案演练,要求能迅速完成故障排除工作。5处理好生产达产与产品开发的关系。宽厚板投产初期,市场严峻,生产达产、品种开发任务繁重,除考虑轧机能力与工艺限制等条件外,应当处理好新产品的小批量试制与成熟产品大批量生产的关系,做到优化排产。(上接第30页分别是:a联轴器联结的轧机设备、b电机传动侧轴承、c电机非传动侧轴承和d电机非传动侧安装的编码器。当电机运转起来形成轴电压后,一旦轴承的润滑油膜击穿,a-c、b-c、b-d与电机底座之间都可以形成轴电流回路。所以在安装过程中,在电机两端的轴承与电机底座之间加绝缘垫(1M ,并使编码器与电机本体绝缘。这样就消除了形成轴电流回路的可能性。对于磨擦静电产生轴电压,在电机转轴的传动端安装接地碳刷,与转轴可靠接触,保证转轴为零电位,随时将轴上静电荷引向大地,这样就消除了由于摩擦静电产生轴电流的可能性。4 结语随着大型交流变频电机的