Ms说电机:大容量电机为何会有轴电流?

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Ms说电机:大容量电机为何会有轴电流?

在S市的一次学术交流会上,几位电机技术大伽针对大电机轴电流的理论与抑制实践展开了深入细致的讨论。大伽中不乏高鼻子蓝眼睛的老外,生硬的中文夹着

“Yes”、”No”, 较真、率性的学术气氛充溢讨论会始终。Ms.参对于“音乐无国界”相对认可一些,此次又领略了学术无国界的魅力,有关轴电流问题的认知无疑是一次升华。

轴电流问题

电机运行中在转轴两端会出现电位差即轴电压。小电机中,轴电流作用轻微,一般觉察不到;大电机则不然,轴电压常常会高到足以将轴承中具有绝缘作用的油膜击穿,产生轴电流,流过转轴、轴承及底板构成的回路,在轴颈和轴瓦上产生电蚀麻点或搓板状烧痕或使滚动轴承过热烧毁。

轴电流产生原因

轴电流由两方面的因素引起:(1)磁路不均匀、不对称造成的单极效应;(2)电容电流。

●关于单极效应
单极效应是对单极电机的一个特征描述。所谓单极电机是指从电枢的一端看,磁极为单一极性,是一种无换向器直流电机。电枢是一个金属圆盘(看作径向导体组合)或圆筒(看作轴向导体组合),电枢导体旋转时,在电枢导体中感应出方向不变的径向或轴向电动势,可作为低电压、大电流的电源设备。为降低接触电压降和电刷摩擦损耗,采用液体金属集电装置。图1为单极电机模型图。

1圆筒形铜质转子;2圆盘形支架,把电枢固定在转子上;
3转轴;4空心筒形定子磁轭;5两个环形励磁线圈;
6环列在电枢两端的碳刷。
图1

● 大容量高压电机“单极效应”
由于装配和自身原因,大容量高压电机容易引起磁通的不对称,导致轴两端产生电压,称为“单极效应”,即图1所示单级磁场效应。当轴两端电压足以击穿轴与轴承间的油膜时,便发生放电形成轴电流,使润滑冷却的油质逐渐劣化,严重者使轴承烧坏,被迫停机造成事故。

磁通的不对称大致有以下原因:由于定子与转子气隙不均匀造成磁通的不对称;由于定子铁芯局部磁阻较大,如定子铁芯的锈蚀,或分裂式定子铁芯(大部分是水轮发电机)在现场组装接合不好等原因造成局部磁阻过大;由于分数槽电机的电枢反应不均匀,引起转子磁通的不对称。

● 电容电流
电容电流又叫位移电流,不同于电荷定向移动形成的电流,并没有真的从故障点流向大地,是由于电容充放电引起的等效电流。对于交流电,因为电流是不断变化的,这种等效电流也就始终存在。

止轴电流的措施

● 改善轴承座对地绝缘,切断轴电流回路;

● 在轴上装设接地电刷,使轴电流沿电刷向大地放电,减少轴电流对轴瓦(或轴承的)的损伤。

因此,容量较大的高压电机都有防轴电流措施:一般情况下是在非负荷端加绝缘垫阻轴电流;另一种方法是对大型电机采取用碳刷短接两端轴承方法,让轴电流不经过轴承。

本文来源:大容量电机为何会有轴电流?

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