Nối đất trục động cơ cải thiện độ tin cậy của động cơ chạy bằng biến tần

Các kỹ sư bảo trì trên nóc các tòa nhà thương mại hoặc nhà máy công nghiệp thường xuyên bôi trơn lại động cơ và kiểm tra các dấu hiệu mỏi khác và nếu không có các công cụ bảo trì phòng ngừa hoặc phần mềm điều khiển dự đoán tiên tiến để đưa ra cảnh báo, các kỹ sư có thể dừng lại và suy nghĩ: “Những động cơ đó là gì? trở nặng?"Nó đang ngày càng to hơn hay đây chỉ là trí tưởng tượng của tôi?Cảm biến bên trong (thính giác) và linh cảm (cảnh báo dự đoán) của động cơ có thể đúng, theo thời gian, vòng bi nằm ở giữa không ai nhận thức được.Mặc sớm trong trường hợp, nhưng tại sao?Hãy nhận biết nguyên nhân “mới” này gây ra hỏng vòng bi và biết cách ngăn chặn nó bằng cách loại bỏ các điện áp chế độ thông thường.

Tại sao động cơ bị hỏng?

Mặc dù có nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra hỏng động cơ, nhưng nguyên nhân số một hết lần này đến lần khác là hỏng ổ trục.Động cơ công nghiệp thường gặp phải nhiều yếu tố môi trường khác nhau có thể ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ của động cơ.Trong khi sự nhiễm bẩn, độ ẩm, nhiệt hoặc tải không đúng cách chắc chắn có thể gây ra hư hỏng vòng bi sớm, một hiện tượng khác có thể gây ra hư hỏng vòng bi là điện áp ở chế độ chung.

Điện áp chế độ chung

Hầu hết các động cơ được sử dụng ngày nay đều chạy bằng điện áp chéo, có nghĩa là chúng được kết nối trực tiếp với nguồn điện ba pha đi vào cơ sở (thông qua bộ khởi động động cơ).Động cơ được điều khiển bởi bộ truyền động tần số thay đổi đã trở nên phổ biến hơn khi các ứng dụng ngày càng phức tạp hơn trong vài thập kỷ qua.Lợi ích của việc sử dụng bộ biến tần để dẫn động động cơ là cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ trong các ứng dụng như quạt, máy bơm và băng tải, cũng như chạy tải với hiệu suất tối ưu để tiết kiệm năng lượng.

Tuy nhiên, một nhược điểm của bộ điều khiển tần số thay đổi là tiềm ẩn điện áp ở chế độ chung, có thể gây ra do sự mất cân bằng giữa điện áp đầu vào ba pha của bộ điều khiển.Việc chuyển mạch tốc độ cao của bộ biến tần điều chế độ rộng xung (PWM) có thể gây ra sự cố cho cuộn dây và ổ trục của động cơ, các cuộn dây này được bảo vệ tốt bằng hệ thống cách điện chống xung đột biến của bộ biến tần, nhưng khi rôto thấy xung điện áp tích tụ, dòng điện sẽ xuất hiện. tìm kiếm con đường dẫn đến ít lực cản nhất với mặt đất: thông qua vòng bi.

Vòng bi động cơ được bôi trơn bằng mỡ và dầu trong mỡ tạo thành một lớp màng hoạt động như một chất điện môi.Theo thời gian, chất điện môi này bị hỏng, mức điện áp trong trục tăng lên, sự mất cân bằng dòng điện tìm đường đi có ít điện trở nhất qua ổ trục, khiến ổ trục bị hồ quang, thường được gọi là EDM (Gia công phóng điện).Theo thời gian, hiện tượng phóng điện liên tục này xảy ra, các bề mặt trong vòng bi trở nên giòn và các mảnh kim loại nhỏ bên trong vòng bi có thể bị vỡ.Cuối cùng, vật liệu bị hư hỏng này di chuyển giữa các bi vòng bi và các vòng bi vòng bi, tạo ra hiệu ứng mài mòn có thể gây ra sương giá hoặc rãnh (và có khả năng làm tăng tiếng ồn xung quanh, độ rung và nhiệt độ động cơ).Khi tình hình trở nên tồi tệ hơn, một số động cơ có thể tiếp tục chạy và tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của sự cố, hư hỏng cuối cùng đối với vòng bi động cơ có thể là không thể tránh khỏi vì hư hỏng đã xảy ra rồi.

Dựa vào phòng ngừa

Làm thế nào để chuyển hướng dòng điện khỏi ổ trục?Giải pháp phổ biến nhất là thêm dây nối đất vào một đầu của trục động cơ, đặc biệt trong các ứng dụng mà điện áp ở chế độ chung có thể phổ biến hơn.Nối đất trục về cơ bản là cách nối rôto quay của động cơ với đất qua khung động cơ.Việc thêm nối đất trục cho động cơ (hoặc mua động cơ lắp sẵn) trước khi lắp đặt có thể chỉ tốn một khoản chi phí nhỏ so với chi phí bảo trì liên quan đến việc thay thế vòng bi, chưa kể chi phí cao về thời gian ngừng hoạt động của cơ sở.

Một số kiểu bố trí nối đất trục phổ biến trong ngành công nghiệp hiện nay.Việc gắn chổi than vào giá đỡ vẫn còn phổ biến.Chúng tương tự như chổi than DC thông thường, về cơ bản cung cấp kết nối điện giữa các bộ phận quay và đứng yên của mạch động cơ..Một loại thiết bị tương đối mới trên thị trường là thiết bị vòng chổi sợi, các thiết bị này hoạt động theo cách tương tự như chổi than bằng cách đặt nhiều sợi sợi dẫn điện thành một vòng quanh trục.Bên ngoài vòng vẫn đứng yên và thường được gắn trên tấm cuối của động cơ, trong khi chổi than chạy trên bề mặt trục động cơ, chuyển hướng dòng điện qua chổi than và nối đất an toàn.Tuy nhiên, đối với các động cơ lớn hơn (trên 100 mã lực), bất kể sử dụng thiết bị nối đất trục nào, thông thường nên lắp một ổ trục cách điện ở đầu bên kia của động cơ nơi lắp đặt thiết bị nối đất trục để đảm bảo rằng tất cả các điện áp trong rôto đều phù hợp. phóng điện qua thiết bị nối đất.

Tóm lại là

Bộ truyền động tần số thay đổi có thể tiết kiệm năng lượng trong nhiều ứng dụng, nhưng nếu không nối đất thích hợp, chúng có thể gây hỏng động cơ sớm.Có ba điều cần cân nhắc khi cố gắng giảm điện áp chế độ chung trong các ứng dụng điều khiển tần số thay đổi: 1) Đảm bảo động cơ (và hệ thống động cơ) được nối đất đúng cách.2) Xác định mức cân bằng tần số sóng mang thích hợp để giảm thiểu mức nhiễu và mất cân bằng điện áp.3) Nếu việc nối đất trục được coi là cần thiết, hãy chọn cách nối đất phù hợp nhất cho ứng dụng.