Напряжение на валу - Shaft voltage

"Нулевой" перенаправляется сюда. Не путать с нулевой уровень. Для нулевого напряжения заземления или нейтрали см. Земля и нейтраль.

Напряжение на валу происходит в электродвигатели и генераторы из-за утечки, индукции или емкостной связи с обмотками двигателя. Это может произойти в двигателях с питанием от частотно-регулируемые приводы, как часто используется в отопление, вентиляция, кондиционирование и охлаждение системы. Машины постоянного тока могут иметь ток утечки из обмоток якоря, который питает вал. Токи, вызванные напряжением на валу, вызывают износ подшипников двигателя, но их можно предотвратить с помощью заземляющей щетки на валу, заземления корпуса двигателя, изоляции опор подшипников или экранирования.

Напряжение на валу может быть вызвано несимметричными магнитными полями самого двигателя (или генератора). К внешним источникам напряжения на валу относятся другие агрегатированные машины и электростатический заряд из-за трения резиновых ремней о приводные шкивы.[1]

Каждый ротор имеет некоторую степень емкостная связь к электрическим обмоткам двигателя,[2][3] но эффективный встроенный конденсатор действует как фильтр высоких частот, поэтому связь часто бывает слабой при частоте сети 50–60 Гц. Но многие частотно-регулируемые приводы (VFD) наводят значительное напряжение на вал ведомого двигателя из-за переключения килогерц биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT), которые производят широтно-импульсная модуляция используется для контроля мотор.[4] Наличие высокочастотных токов заземления может вызвать искры, искрение и поражение электрическим током, а также повредить подшипники.[5]

Контрмеры

Методы, используемые для минимизации этой проблемы, включают: изоляцию, альтернативные пути разряда, Щит Фарадея,[6] изолированные подшипники, керамические подшипники, заземляющая щетка [6] и заземляющее кольцо вала.

Щит Фарадея

Основная статья: Клетка Фарадея

Электростатический экранированный асинхронный двигатель (ESIM) является одним из подходов к проблеме напряжения на валу, поскольку изоляция снижает уровни напряжения ниже диэлектрического пробоя. Это эффективно останавливает несущий деградации и предлагает одно решение для ускоренного износа подшипников, вызванного канавкой, вызванной инверторами с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).[7]

Щетка заземления

Заземление вала путем установки заземляющей щетки на неприводной или приводной стороне электродвигателя с частотно-регулируемым приводом обеспечивает альтернативный путь с низким сопротивлением от вала двигателя до корпуса двигателя. Этот метод направляет ток от подшипников. Он значительно снижает напряжение на валу и, следовательно, ток подшипников, не позволяя напряжению нарастать на роторе. Заземляющие щетки, не требующие особого обслуживания, прошли полевые испытания и доказали, что работают в течение 10 лет при 1800 об / мин, поддерживая необходимое заданное напряжение, которое предотвращает повреждение электрических подшипников в течение всего срока службы щетки. [8]

Кольцо заземления вала

Кольцо заземления вала (SGR) похоже на щетку заземления, за исключением того, что эта щетка использует проводящие микроволокна, создавая путь с низким сопротивлением от вала двигателя к земле.

Изолированные подшипники

Изолированные подшипники исключают путь к земле через подшипник для прохождения тока. Однако установка изолированных подшипников не устраняет напряжение на валу, которое по-прежнему будет находить путь к земле с наименьшим импедансом. Это может потенциально вызвать проблему, если путь проходит через ведомую нагрузку или через какой-либо другой компонент.

Экранированный кабель

Основная статья: Экранированный кабель

Заземление высоких частот можно значительно улучшить, установив экранированный кабель с очень высокой низкий импеданс путь между частотно-регулируемым приводом и двигателем. Один из популярных типов кабеля - гофрированный. алюминий оболочка кабеля.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Хамид А. Тольят, Г. Б. Климан Справочник электродвигателей CRC Press, 2004 г. ISBN  0824741056, стр.672-688
  2. ^ «Вращая таблицы напряжений на валу и подшипниковых токов», Дэвид В. Шлегель, Рассел Дж. Керкман и Гэри Л. Скибински, Журнал "Электротехническое строительство и техническое обслуживание" (EC&M), Июнь 1998 г., [1]
  3. ^ «Как выбрать частотно-регулируемый привод», Джон Юн (PE, LEED AP), Инженер-консультант, Ноябрь 2010 г., [2]
  4. ^ http://www.est-aegis.com/datasheets/ASHRAE_SL-08-025_Shaft_Grounding_A_Solution_to_Motor_Bearing_Currents.pdf
  5. ^ «Техника управления».
  6. ^ а б http://www.greenheck.com/library/articles/58
  7. ^ Busse, D.F .; Erdman, J.M .; Kerkman, R.J .; Schlegel, D.W .; Скибински, Г.Л. (1997). «Оценка асинхронного двигателя с электростатическим экраном: решение для повышения напряжения на валу ротора и тока подшипников». IEEE Transactions по отраслевым приложениям. 33 (6): 1563–1570. Дои:10.1109/28.649969.
  8. ^ http://www.shaftgroundingsystems.com/yahoo_site_admin/assets/docs/Technical_Document_2018_Updated.230145458.pdf

внешняя ссылка