变频电机轴电流产生危害的原因以及应对措施

随着交流调速技术发展迅速，交流变频电机的应用越来越广泛。但与此同时变频电机轴电流导致轴承异常损坏的问题也日益突现。这些情况的发生，直接导致设备故障，造成巨大损失。

1变频电机轴电流产生原因及危害

电动机运行时，转轴两端之间或轴与轴承之间产生的电位差叫做轴电压，若轴两端通过电机机座等构成回路，则轴电压形成了轴电流。轴电压是伴随着旋转电机的产生就存在的。一般工频电机轴电压产生的原因主要是磁路不平衡、单极效应、静电感应、电容电流等原因造成，但这些原因归根到底还是磁通脉动造成的。且在正弦波（工频）供电的情况下，如果设计和运行条件正常的电机，转轴两端电位差很小，其危害尚不严重。

目前，广泛应用的变频电机大都采用PwlM变频电源供电，这时电机的轴电压主要是由于

电源三相输出电压的矢量和不为零的零序分量产生。变频器PwM脉宽调制导致调速驱动系统中高频谐波成份增多，这些谐波分量在转轴、定子绕组和电缆等部分产生电磁感应，电机内分布电容的电压祸合作用构成系统共模回路，这种共模电压以高频振荡并与转子容性藕合，产生转轴对地的脉冲电压，该电压将在系统中产生零序电流，电机轴承则是这零序回路的一部分。

轴电流是轴电压通过电机轴、轴承、定子机座或辅助装置构成闭合回路产生的。在正常情况下，电动机的轴电压较低，轴承内的润滑汕膜能起到绝缘作用，不会产生轴电流。但当轴电压较高，或电机起动瞬间油膜未稳定形成时，轴电压将使润滑油膜放电击穿形成回路产生轴电流。轴电流局部放电能量释放产生的高温，可以融化轴承内圈、外圈或滚珠上许多微小区域，并形成凹槽，从而产生噪声、振动，若不能及时发现处理将导致轴承失效，对生产带来极大影响。变频调速系统中高频轴电流对轴承的电蚀最显著的特征是在电机轴承内外圈、滚珠上产生“搓衣板”式密密的凹槽条纹。

2变频电机轴电压的限值

如前所述，几乎所有的电机运转时或多或少都会产生轴电压，电动机所容许的轴电压或轴电流的大小与轴承状况、油膜厚度、电机运行状态、安装质量、现场运行环境和轴电流流经路径的阻抗等许多因素有关。

3措施和对策

轴电压是伴随设备的设计、制造、安装、运行而产生的，对于用户而言，一般无法避免。但轴电压造成损害必须具备2个条件：-是轴电压存在：二是轴承的绝缘（润滑油膜）破坏，给轴电流提供了通路，二者缺一不可。既然轴电压无法避免，那就应把重点放在轴电流的防治中。对于滚动轴承电机，由于油膜或润滑脂膜很薄，对轴电压的作用比较敏感，一般容量100kw（或机座号在355）左右的电机就有必要采取措施预防轴电流。

最有效最简单的办法就是对电机轴承绝缘。以一般变频调速电机为例，轴电流是轴电压通过电机轴、轴承、定子机座或辅助装置构成闭合回路产生的电流，如图所示。

电机系统可能包括4处接地点，其-为电机非负荷侧轴端安装的辅助装置如测速计、编码器等;其次是电机两端轴承;再者为电机联轴器到机械设备。在电机运转情况下当轴电压形成之后，如果轴承绝缘被破坏，在转轴与机座之间形成了通路，即两轴承间或前轴承与辅助装置间通过机座、大地构成轴电流回路，轴电流也就产生了。因此，当轴电压较高时，电机不但要一端轴承绝缘， 还应特别注意电机辅助装置也要绝缘。电机轴承绝缘，通常是采取非负荷侧电机轴承绝缘。

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