关于轴承电蚀的分析

tieyue

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一、轴承的电蚀现象
通常,轴承是靠润滑油或润滑脂来作电绝缘的,但是由子轴和轴承之间存在着电位差,一旦超过某一数值,油膜就被破坏,随之产生放电而形成电流。其
结果使轴承表面发生局部熔蚀现象,这就是所谓“电蚀”。
   电蚀的情况随轴承种类不同而异,滑动轴承产生点状腐蚀性损伤,而滚动轴承则为斑状腐蚀性损伤。电流的大小对电蚀的影响更大。在最不利的情况下轴
承即被损坏。
发生电蚀时,由于电动机转子内产生的电压,即轴电压的作用,将有电流即轴电流通过轴承。图1示出了轴电压和轴电流的关系。另外,表1还列出了滑动轴承轴电压的允许极限值,一般来说,滚动轴承和滑动轴承的油膜是不同的,前者要稀薄一些,因此对轴电压的耐压也小一些。表2列出了滚动轴承轴电流的允许极限值。



实际上,轴承电蚀是由多种因素造成的,其过程可归纳如图2所示。

二、轴电压发生的机理
轴电压发生的原因如下:
（1）磁不平衡
轴电压发生的主要原因是磁不平衡。通常,和电动机转子交链的磁通量总和等于零,由于磁不平衡而使它不是零时,就会产生残留磁通。
（2）单极作用
单极作用是由于电流围绕着轴,轴被磁化,磁通通过轴、轴承和轴承座,轴承的轴颈部分与这个磁通交链而声生电势。如果此电势大于油膜的耐压强度,绝缘就会被破坏,流过局部电流,造成轴颈的损坏。但是,这个电势一般是比较小的,现在还没有听到过为这一问题而需要在设计、制造方面采取一些什么措施的例子。
（3）静电荷的积蓄
在转子靠轴承的油膜来绝缘的情况下,由于某种原因将产生静电,当静电荷积蓄到油膜耐压值以上时,就会瞬间放电。如果产生静电的因素继续存在的话,放电现象就会多次重复。这一问题可以利用电刷将轴接地来解决。
(4)外部电源
加外部电源是因为转子线圈和转子铁心接触而造成的。在正常的情况下,这是不会发生的。现今,由于技术的发展,这类故障已很少见到。
  以上是四种产生轴电压的大致上的原因。关于磁不平衡这一因素还须再加分析。
作为基础,应先研究一下磁不平衡是怎样产生的。图3以4极感应电动机为例,示出其磁平衡的情况,设φ1、φ1、φ3、φ4分别为各极的磁通,则在转子圆周方向与转子交链的磁通总和
Φ0=丨φ1丨+丨φ2丨+丨φ3丨+丨φ4丨
现取φ1位为正方向，若各极磁通相等，则
Φ0=φ1-φ2+φ3-φ4=0

这也就是说,和转子交链的全磁通为零。

下面再来看磁不平衡的情况。如图4所示,在定子铁心上存在着气隙,由于气隙的磁阻很大,如磁势相等,则产生的磁通就会变小。这也就是说,有气隙处的磁通中:要比其他的磁通中小一些,如图4(a)所示，此时转子和右向旋转的磁通 Φ0交链。接着,旋转磁场旋转一个极,又和左向旋转的磁通Φ0交链。此时磁不平衡的转子会产生和交变磁通交链的电势,亦即轴电压。

下面再来分析一下造成磁不平衡的因素:
    (1)材质不均匀
由于定子和转子铁心的材质不均匀,磁路的导磁率不一,因此磁通也会发生变化。
(2)气隙不均匀
由于定、转子间的气隙,上、下、左、右的不同,各磁回路的磁阻是变化的,特别是两极电机,偏心往在是产生轴电压的最主要的原因。
3)槽形宽、高不一
由于制造不良等原因使槽形的宽高不一,使局部磁通的分布发生畸变,亦是产生磁不平衡的因素。
(4)接合不均匀
铁心和铁心的接合不均匀,使磁阻发生变化,也是磁不平衡的原因。
(5)磁性槽楔不齐
近来,为了改善气隙磁通的分布而采用磁性槽楔,如沿轴向安放不齐,则磁通的分布就会发生变化,这也是磁不平衡的原因。
(6)接地电流

在电动机内部发生接地时,由于接地电流会产生磁通,所以也会引起磁不平衡。