4 Ключевые решения подшипников VFD Shaft Current Burns

Всем привет, сегодня я хочу поделиться с вами типичной полевой задачей:
“Когда ЧРП мощностью 90 кВт Приводит в действие двигатель мощностью 75 кВт, частые проблемы с током на валу приводят к выгоранию подшипников. Даже при установке двойного заземления проблема сохраняется. Как можно решить эту проблему?”

Ток вала ЧРП является одной из самых сложных неисправностей в Применение частотно-регулируемого привода. Эта проблема становится все более очевидной при увеличении мощности двигателя. При неправильном обращении она может легко привести к разрушению подшипников двигателя, что в конечном итоге приведет к его остановке.

Повреждение подшипника двигателя, вызванное током вала ЧРП с рифлением на дорожке качения подшипника

Принципы генерации тока на валу ЧРП

Первопричина тока в валу кроется в напряжении общего режима внутри Частотно-регулируемые приводы.
Из-за неидеальной синхронизации переключений IGBT в трехфазных мостовых плечах инверторного блока возникает напряжение общего режима при широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Это синфазное напряжение подключается к ротору через паразитную емкость VFD:

  • Между обмотками статора и ротора образуется паразитная емкость → накапливается дополнительное напряжение на роторе
  • Между ротором и корпусом образуется емкость → напряжение проходит через масляную пленку подшипника, образуя замкнутый контур
  • Когда накопленное напряжение превышает пороговое значение, оно разрушает масляную пленку подшипника, создавая путь для разряда.

В конечном итоге это приводит к возникновению токов в подшипниках ЧРП и может привести к образованию рифления на подшипниках двигателя.

Механизм электроэрозии подшипников

  • Эффект емкостного разряда: Толщина масляной пленки между дорожкой качения подшипника и шариками составляет всего 0,1-1 мкм, что обуславливает небольшую емкость (примерно 10-100 нФ).
  • Микроармирование: Когда напряжение превышает 15-30 В, масляная пленка разрушается. Мгновенные температуры превышают 10 000°C, вызывая тепловую эрозию поверхности подшипника.
  • Электрохимическая коррозия: Смазочное масло вступает в реакцию с металлом под воздействием высоких температур и электрического тока, ускоряя повреждение.
  • Типовые характеристики: На внутренней дорожке качения появляются “стиральные доски” или ямки (электролитические ямки), сопровождающиеся разрушением масляной пленки подшипника. Это проявляется в виде повышенного шума подшипника, повышенной вибрации, чрезмерного повышения температуры и в конечном итоге приводит к повреждению типа электроэрозионной обработки (ЭЭО).

Решения по защите подшипников ЧРП

Подход к решению проблемы тока в валу ЧРП включает в себя три уровня:

Физические измерения

  • Используйте токопроводящую смазку для снижения паразитной емкости в подшипниках
  • Используйте изолированные подшипники для двигателей VFD, чтобы изолировать пути тока
  • Установите кольцо заземления вала двигателя (SGR) или заземляющую щетку на вал двигателя, чтобы отвести напряжение вала на землю, предотвращая протекание тока через подшипники.

Электрические меры

  • Установите дроссели общего режима VFD или магнитные кольца на трехфазные кабели для эффективного подавления токов общего режима
  • Установите выходные дроссели или LC-фильтры для снижения высокочастотных гармоник
  • Убедитесь в правильной ориентации проводов: подключите индуктивный конец к VFD, а емкостной конец - к двигателю, чтобы предотвратить срабатывание температурной защиты IGBT и его перегорание.

Оптимизация параметров

  • Соответствующее снижение несущей частоты ЧРП для уменьшения тока вала, минимизация высокочастотного напряжения, вызванного переключением IGBT
  • Примечание: Слишком низкая несущая частота может вызвать шум двигателя или высокочастотную вибрацию. Настраивайте с осторожностью, следуя указаниям Руководство по поиску и устранению неисправностей ЧРП

Оптимизация системы и профилактические меры

  • Оптимизация заземления: Обеспечьте надлежащее заземление шкафа управления, ЧРП и двигателя с сопротивлением заземления ≤ 0,1 Ом.
  • Контроль длины кабеля: Длина кабеля ЧРП и напряжение на валу тесно связаны. Слишком длинные кабели увеличивают паразитную емкость; в идеале их длина не должна превышать 50 метров.
  • Заземление экрана: Если кабель питания двигателя имеет экран, заземлите оба конца одновременно
  • Профилактическое обслуживание: Регулярно проверяйте подшипники, изоляцию двигателя и системы охлаждения, чтобы предотвратить возможные проблемы

Заключение

Токи в валу ЧРП невозможно устранить только одной мерой. Как правило, требуется сочетание мер по заземлению, подавлению электрического тока и оптимизации параметров. Интеграция решений по защите подшипников ЧРП (таких как изолированные подшипники, кольца заземления вала, фильтры и т. д.), а также контроль длины кабеля и несущей частоты эффективно снижают токи подшипников ЧРП и предотвращают отказы подшипников двигателя, вызванные ЧРП.

ПОСЛЕДНИЕ ПУБЛИКАЦИИ