轴承绝缘设计对变频电机的重要性

变频电机是三相负载,个别相经电动机的杂散电容与地耦合。杂散电容虽然小,但为逆变器输出电压高dv/dt产生的瞬态电流对地提供低阻抗路径。杂散电容之一就是电动机的轴承,润滑剂的薄膜构成电介质。由于电力电子逆变器工作时,电机磁路不对称产生环形磁通而感应交流电压、转轴上静电聚集产生电压以及变频器三相输出电压瞬时值不为零,导致中性点不为零,从而产生共模电压等因素合成产生轴到地电压,其中共模电压是造成轴电压和轴承与泄漏电流的主要原因。若轴电压超过轴承润滑剂的介质能力,对轴承产生放电加工。由于轴承的滚道上有可能存在凸出点,旋转时通过该处的轴承电流断开,从而引起电弧,灼伤金属表面,在轴承的座圈内出现横向沟槽、凹坑或粗糙面,明显加速轴承的磨损,先是产生不正常噪声,后至轴承烧毁。一般轴电压高于500mV(峰值)时,为避免轴承受到电腐蚀,就要求对轴承采用绝缘措施。

在电机设计中,对容量超过160kW的变频电机应采用轴承绝缘技术措施,以限制轴电流在0.4A/mm2以下,保证电机的可靠运行。采取的措施有:
(1)抑制电源谐波,采用逆变器供电的调速系统加装滤波器或配套变频调速装置加设共模滤波电路;
(2)采用电机负荷侧轴承接地、非负荷侧轴承绝缘的方法。
a.绝缘轴承;b.在轴承内圈或外圈表面等离子均匀喷涂50~100μm绝缘层;c.端盖轴承室加套,套和端盖间加绝缘层;d.紧固内外盖螺栓加绝缘套管和绝缘垫等。
(3)导电润滑剂;
(4)轴接地系统,即采用接地电刷装置。