Uziemienie wału silnika poprawia niezawodność silników zasilanych inwerterem

Inżynierowie zajmujący się konserwacją na dachach budynków komercyjnych lub zakładów przemysłowych regularnie ponownie smarują silniki i sprawdzają, czy nie występują inne oznaki zmęczenia, a bez narzędzi do konserwacji zapobiegawczej lub zaawansowanego oprogramowania do kontroli predykcyjnej generującego ostrzeżenia, inżynierowie mogą zatrzymać się i pomyśleć: „Co to za silniki są? coraz gorzej?"Czy jest coraz głośniej, czy to tylko moja wyobraźnia?”Wewnętrzne czujniki doświadczonego inżyniera (słuch) i przeczucia (alarmy prognostyczne) silnika mogą być prawidłowe, z biegiem czasu łożyska znajdą się w niczyim zasięgu.Przedwczesne zużycie obudowy, ale dlaczego?Bądź świadomy tej „nowej” przyczyny uszkodzeń łożysk i wiedz, jak temu zapobiec, eliminując napięcia wspólne.

Dlaczego silniki ulegają awariom?

Chociaż istnieje wiele różnych przyczyn awarii silnika, przyczyną numer jeden jest zawsze awaria łożyska.Silniki przemysłowe często podlegają działaniu różnych czynników środowiskowych, które mogą niekorzystnie wpływać na żywotność silnika.Chociaż zanieczyszczenie, wilgoć, ciepło lub nieprawidłowe obciążenie mogą z pewnością spowodować przedwczesną awarię łożyska, innym zjawiskiem, które może spowodować awarię łożyska, jest napięcie w trybie wspólnym.

Napięcie trybu wspólnego

Większość obecnie używanych silników pracuje na napięciu krzyżowym, co oznacza, że ​​są one podłączone bezpośrednio do trójfazowej mocy zasilającej obiekt (poprzez rozrusznik silnika).Silniki napędzane przetwornicami częstotliwości stały się w ciągu ostatnich kilku dekad coraz bardziej powszechne, ponieważ zastosowania stały się bardziej złożone.Zaletą stosowania przetwornicy częstotliwości do napędzania silnika jest zapewnienie kontroli prędkości w zastosowaniach takich jak wentylatory, pompy i przenośniki, a także obciążenia robocze z optymalną wydajnością w celu oszczędzania energii.

Jednakże wadą przemienników częstotliwości jest możliwość występowania napięć w trybie wspólnym, które mogą być spowodowane brakiem równowagi pomiędzy trójfazowymi napięciami wejściowymi przemiennika.Szybkie przełączanie falownika z modulacją szerokości impulsu (PWM) może powodować problemy uzwojeń i łożysk silnika, uzwojenia są dobrze chronione za pomocą systemu izolacji przeciwprzepięciowej falownika, ale gdy w wirniku gromadzą się skoki napięcia, prąd szuka drogi do najmniejszego oporu do podłoża: poprzez łożyska.

Łożyska silnika są smarowane smarem, a olej w smarze tworzy film, który działa jak dielektryk.Z biegiem czasu ten dielektryk ulega zniszczeniu, poziom napięcia na wale wzrasta, a brak równowagi prądu szuka ścieżki najmniejszego oporu przez łożysko, co powoduje powstawanie łuku w łożysku, powszechnie znane jako EDM (obróbka elektroerozyjna).Z czasem dochodzi do ciągłego wyładowania łukowego, powierzchnie bieżni łożyska stają się kruche, a drobne kawałki metalu wewnątrz łożyska mogą pękać.Ostatecznie ten uszkodzony materiał przemieszcza się pomiędzy kulkami łożyska a bieżniami łożyska, powodując efekt ścierny, który może powodować szron lub rowki (i potencjalnie zwiększać hałas otoczenia, wibracje i temperaturę silnika).W miarę pogarszania się sytuacji niektóre silniki mogą nadal pracować, a w zależności od powagi problemu ewentualne uszkodzenie łożysk silnika może być nieuniknione, ponieważ uszkodzenie już nastąpiło.

w oparciu o profilaktykę

Jak odwrócić prąd z łożyska?Najbardziej powszechnym rozwiązaniem jest dodanie uziemienia wału do jednego końca wału silnika, szczególnie w zastosowaniach, w których mogą występować większe napięcia w trybie wspólnym.Uziemienie wału to w zasadzie sposób połączenia obracającego się wirnika silnika z masą poprzez ramę silnika.Dodanie uziemienia wału do silnika (lub zakup wstępnie zainstalowanego silnika) przed instalacją może być niewielką ceną w porównaniu z kosztami konserwacji związanymi z wymianą łożysk, nie wspominając już o wysokich kosztach przestojów zakładu.

Obecnie w przemyśle powszechnie dostępnych jest kilka typów uziemień wałów.Nadal popularne jest mocowanie szczotek węglowych na wspornikach.Są one podobne do typowych szczotek węglowych prądu stałego, które zasadniczo zapewniają połączenie elektryczne pomiędzy obracającymi się i nieruchomymi częściami obwodu silnika..Stosunkowo nowym typem urządzenia na rynku są urządzenia pierścieniowe ze szczotkami włókiennymi. Urządzenia te działają w podobny sposób jak szczotki węglowe, polegając na ułożeniu wielu pasm włókien przewodzących w pierścieniu wokół wału.Zewnętrzna część pierścienia pozostaje nieruchoma i jest zwykle montowana na płycie końcowej silnika, podczas gdy szczotki poruszają się po powierzchni wału silnika, przekierowując prąd przez szczotki i bezpiecznie uziemiając.Jednakże w przypadku większych silników (powyżej 100 KM), niezależnie od zastosowanego urządzenia uziemiającego wał, ogólnie zaleca się zainstalowanie izolowanego łożyska na drugim końcu silnika, w miejscu, w którym zamontowane jest urządzenie uziemiające wał, aby zapewnić, że wszystkie napięcia w wirniku są prawidłowe. rozładowywany przez urządzenie uziemiające.

podsumowując

Przemienniki częstotliwości mogą oszczędzać energię w wielu zastosowaniach, ale bez odpowiedniego uziemienia mogą spowodować przedwczesną awarię silnika.Próbując zmniejszyć napięcie w trybie wspólnym w zastosowaniach z przetwornicą częstotliwości, należy wziąć pod uwagę trzy rzeczy: 1) Upewnij się, że silnik (i układ silnika) jest prawidłowo uziemiony.2) Określ odpowiedni balans częstotliwości nośnej, który zminimalizuje poziom szumów i asymetrię napięć.3) Jeżeli uziemienie wału uznane zostanie za konieczne, wybrać uziemienie najlepiej dostosowane do danego zastosowania.