Η γείωση του άξονα του κινητήρα βελτιώνει την αξιοπιστία των κινητήρων που τροφοδοτούνται με μετατροπέα

Οι μηχανικοί συντήρησης στις κορυφές εμπορικών κτιρίων ή βιομηχανικών εγκαταστάσεων επαναλιπαίνουν τακτικά τους κινητήρες και ελέγχουν για άλλα σημάδια κόπωσης και χωρίς εργαλεία προληπτικής συντήρησης ή προηγμένο λογισμικό πρόβλεψης ελέγχου για την παροχή ειδοποιήσεων, οι μηχανικοί μπορεί να σταματήσουν και να σκεφτούν: «Τι είναι αυτοί οι κινητήρες που είναι χειροτερεύει?"Γίνεται όλο και πιο δυνατός, ή αυτό είναι απλώς η φαντασία μου;»Οι εσωτερικοί αισθητήρες του έμπειρου μηχανικού (ακοή) και οι προειδοποιήσεις (προγνωστικοί συναγερμοί) του κινητήρα μπορεί να είναι σωστές, με την πάροδο του χρόνου, τα ρουλεμάν δεν βρίσκονται στο μέσο της επίγνωσης κανενός.Πρόωρη φθορά στη θήκη, αλλά γιατί;Έχετε υπόψη σας αυτή τη «νέα» αιτία βλάβης ρουλεμάν και ξέρετε πώς να την αποτρέψετε εξαλείφοντας τις τάσεις κοινής λειτουργίας.

Γιατί αποτυγχάνουν οι κινητήρες;

Ενώ υπάρχουν πολλές διαφορετικές αιτίες αστοχίας κινητήρα, η νούμερο ένα αιτία, επανειλημμένα, είναι η αστοχία του ρουλεμάν.Οι βιομηχανικοί κινητήρες συχνά αντιμετωπίζουν μια ποικιλία περιβαλλοντικών παραγόντων που μπορούν να επηρεάσουν δυσμενώς τη διάρκεια ζωής του κινητήρα.Ενώ η μόλυνση, η υγρασία, η θερμότητα ή η λανθασμένη φόρτιση μπορούν σίγουρα να προκαλέσουν πρόωρη αστοχία ρουλεμάν, ένα άλλο φαινόμενο που μπορεί να προκαλέσει αστοχία ρουλεμάν είναι η τάση κοινής λειτουργίας.

Τάση κοινής λειτουργίας

Οι περισσότεροι κινητήρες που χρησιμοποιούνται σήμερα λειτουργούν με τάση cross-line, πράγμα που σημαίνει ότι συνδέονται απευθείας με την τριφασική ισχύ που εισέρχεται στην εγκατάσταση (μέσω ενός εκκινητή κινητήρα).Οι κινητήρες που κινούνται από κινητήρες μεταβλητής συχνότητας έχουν γίνει πιο συνηθισμένοι καθώς οι εφαρμογές έχουν γίνει πιο περίπλοκες τις τελευταίες δεκαετίες.Το πλεονέκτημα της χρήσης μιας μονάδας μεταβλητής συχνότητας για την οδήγηση ενός κινητήρα είναι η παροχή ελέγχου ταχύτητας σε εφαρμογές όπως ανεμιστήρες, αντλίες και μεταφορείς, καθώς και φορτία λειτουργίας με τη βέλτιστη απόδοση για εξοικονόμηση ενέργειας.

Ωστόσο, ένα μειονέκτημα των μονάδων μεταβλητής συχνότητας είναι η πιθανότητα για τάσεις κοινής λειτουργίας, οι οποίες μπορεί να προκληθούν από ανισορροπία μεταξύ των τριφασικών τάσεων εισόδου του ηλεκτροκινητήρα.Η μεταγωγή υψηλής ταχύτητας ενός μετατροπέα με διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM) μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στις περιελίξεις και τα ρουλεμάν του κινητήρα, οι περιελίξεις προστατεύονται καλά με ένα σύστημα μόνωσης αντιστροφέα, αλλά όταν ο ρότορας βλέπει αιχμές τάσης να συσσωρεύονται, το ρεύμα αναζητά μονοπάτι για τη μικρότερη αντίσταση στο έδαφος: μέσω ρουλεμάν.

Τα ρουλεμάν κινητήρα λιπαίνονται με γράσο και το λάδι στο γράσο σχηματίζει μια μεμβράνη που λειτουργεί ως διηλεκτρικό.Με την πάροδο του χρόνου, αυτό το διηλεκτρικό σπάει, το επίπεδο τάσης στον άξονα αυξάνεται, η ανισορροπία του ρεύματος αναζητά τη διαδρομή της ελάχιστης αντίστασης μέσω του ρουλεμάν, η οποία προκαλεί το τόξο του ρουλεμάν, κοινώς EDM (Electrical Discharge Machining).Με την πάροδο του χρόνου, εμφανίζεται αυτό το σταθερό τόξο, οι επιφάνειες στα ρουλεμάν γίνονται εύθραυστα και μικροσκοπικά κομμάτια μετάλλου μέσα στο ρουλεμάν μπορεί να σπάσουν.Τελικά, αυτό το κατεστραμμένο υλικό ταξιδεύει μεταξύ των σφαιρών ρουλεμάν και των ράβδων ρουλεμάν, δημιουργώντας ένα λειαντικό αποτέλεσμα που μπορεί να προκαλέσει παγετό ή αυλακώσεις (και ενδεχομένως να αυξήσει τον θόρυβο του περιβάλλοντος, τους κραδασμούς και τη θερμοκρασία του κινητήρα).Καθώς η κατάσταση επιδεινώνεται, ορισμένοι κινητήρες μπορούν να συνεχίσουν να λειτουργούν και ανάλογα με τη σοβαρότητα του προβλήματος, η ενδεχόμενη ζημιά στα ρουλεμάν του κινητήρα μπορεί να είναι αναπόφευκτη επειδή η ζημιά έχει ήδη γίνει.

με βάση την πρόληψη

Πώς να εκτρέψετε το ρεύμα από το ρουλεμάν;Η πιο συνηθισμένη λύση είναι η προσθήκη γείωσης άξονα στο ένα άκρο του άξονα του κινητήρα, ειδικά σε εφαρμογές όπου οι τάσεις κοινής λειτουργίας μπορεί να είναι πιο διαδεδομένες.Η γείωση του άξονα είναι βασικά ένας τρόπος σύνδεσης του περιστρεφόμενου ρότορα ενός κινητήρα με τη γείωση μέσω του πλαισίου του κινητήρα.Η προσθήκη γείωσης άξονα στον κινητήρα (ή η αγορά ενός προεγκατεστημένου κινητήρα) πριν από την εγκατάσταση μπορεί να είναι μια μικρή τιμή σε σύγκριση με το κόστος συντήρησης που σχετίζεται με την αντικατάσταση ρουλεμάν, για να μην αναφέρουμε το υψηλό κόστος του χρόνου διακοπής λειτουργίας της εγκατάστασης.

Αρκετοί τύποι διατάξεων γείωσης άξονα είναι συνηθισμένοι στη βιομηχανία σήμερα.Η τοποθέτηση βουρτσών άνθρακα σε βραχίονες εξακολουθεί να είναι δημοφιλής.Αυτές είναι παρόμοιες με τις τυπικές βούρτσες άνθρακα συνεχούς ρεύματος, οι οποίες βασικά παρέχουν μια ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ των περιστρεφόμενων και στατικών τμημάτων του κυκλώματος του κινητήρα..Ένας σχετικά νέος τύπος συσκευής στην αγορά είναι η συσκευή δακτυλίου βούρτσας ινών, αυτές οι συσκευές λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο με τις βούρτσες άνθρακα τοποθετώντας πολλαπλούς κλώνους αγώγιμων ινών σε έναν δακτύλιο γύρω από τον άξονα.Το εξωτερικό του δακτυλίου παραμένει ακίνητο και συνήθως τοποθετείται στην ακραία πλάκα του κινητήρα, ενώ οι βούρτσες κινούνται στην επιφάνεια του άξονα του κινητήρα, εκτρέποντας το ρεύμα μέσα από τις βούρτσες και γειώνονται με ασφάλεια.Ωστόσο, για μεγαλύτερους κινητήρες (πάνω από 100 ίππους), ανεξάρτητα από τη συσκευή γείωσης του άξονα που χρησιμοποιείται, συνιστάται γενικά η εγκατάσταση ενός μονωμένου ρουλεμάν στο άλλο άκρο του κινητήρα όπου είναι εγκατεστημένη η συσκευή γείωσης άξονα για να διασφαλιστεί ότι όλες οι τάσεις στον ρότορα είναι εκκενώνεται μέσω της συσκευής γείωσης.

Συμπερασματικά

Οι μονάδες μεταβλητής συχνότητας μπορούν να εξοικονομήσουν ενέργεια σε πολλές εφαρμογές, αλλά χωρίς σωστή γείωση, μπορούν να προκαλέσουν πρόωρη βλάβη του κινητήρα.Υπάρχουν τρία πράγματα που πρέπει να λάβετε υπόψη όταν προσπαθείτε να μειώσετε τις τάσεις κοινής λειτουργίας σε εφαρμογές κίνησης μεταβλητής συχνότητας: 1) Βεβαιωθείτε ότι ο κινητήρας (και το σύστημα κινητήρα) είναι σωστά γειωμένοι.2) Προσδιορίστε τη σωστή ισορροπία συχνότητας φορέα, η οποία θα ελαχιστοποιήσει τα επίπεδα θορύβου και την ανισορροπία τάσης.3) Εάν η γείωση του άξονα κρίνεται απαραίτητη, επιλέξτε τη γείωση που ταιριάζει καλύτερα στην εφαρμογή.