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轴电压

2018-07-26 10:44:31     所属分类:电动机

轴电压是指出现在电动机及发电机的轴上,因为和马达绕组之间电感耦合或是电容耦合而产生的电压。轴电压一般会出现在变频器驱动的马达,像暖通空调及制冷(HVAC/R)系统就常用变频器驱动马达。直流马达会因为电枢绕组而产生对轴的漏电流,因为轴电压产生的电流会造成马达轴承的损坏,不过可以透过轴的接地电刷、马达框架接地、使用绝缘轴承或是使用屏蔽线英语Shielded cable而避免。

轴电压会因为马达(或发电机)中非平衡的磁场而感应产生。轴电压也可能来自外部来源,例如其他耦合机械,或是因为马达推动的滑轮和橡皮皮带摩擦产生的静电电荷[1]

转子和马达绕组一定有某程度的电容耦合[2][3],但等效寄生电容的作用类似高通滤波器,因此在50-60 Hz的电源频率,耦合的效应不强。但变频器因为使用脉波宽度调变(PWM)来控制交流电动机,其IGBT的交换频率大约是在数千Hz,因此马达轴会耦合较高的电压[4]高频地电流的存在会造成火花、电弧、雷击,也可能会损害轴承[5]

目录

  • 1 对策
    • 1.1 法拉第笼
    • 1.2 接地电刷
    • 1.3 轴接地环
    • 1.4 绝缘轴承
    • 1.5 屏蔽线
  • 2 参考资料
  • 3 相关条目
  • 4 外部链接

对策

降低轴电压的方式有:绝缘、加入其他放电路径、法拉第笼[6]、绝缘轴承、陶瓷轴承、接地电刷[6]以及轴接地环。

法拉第笼

静电屏蔽感应马达(ESIM)是一个处理轴电压问题的问题,因为只要电压在介质击穿电压以下,屏蔽隔离可以减少内部的电压,因此可以减少轴承的劣化,这也是一种减少因变频器而产生轴承凹槽的方法,磨损[7]

接地电刷

利用接地电刷将轴接地可以提供一个轴承到马达机壳之间的低阻抗路径。此路径可以让电荷离开轴承,也可以让轴电压变小很多,因此轴承电流也减小很多。

轴接地环

轴接地环(SGR)类似接地电刷,接地电刷是用导电式的微纤维,因此可以产生轴到接地端之间的低阻抗路径。

绝缘轴承

绝缘轴承可以消除电流借由轴承流到接地的路径。不过绝缘轴承不会消除轴承电压,因此电荷仍然会找最低阻抗的路径流到接地。若最后电荷透过驱动的负载或是其他设备流到接地,可能会造成其他问题。

屏蔽线

高频的接地可以用屏蔽线英语Shielded cable来改善,在马达和变频器之间提供很低的阻抗路径。常用的电缆类型是连续波纹的铝护套电缆。

参考资料

  1. ^ Hamid A. Toliyat, G. B. Kliman Handbook of electric motors CRC Press, 2004 ISBN 0824741056,pp.672-688
  2. ^ "Turning The Tables On Shaft Voltage And Bearing Currents", David W. Schlegel, Russel J. Kerkman, and Gary L. Skibinski, Electrical Construction & Maintenance (EC&M) Magazine, June 1998, 1
  3. ^ "How to Select a VFD", John Yoon (PE, LEED AP), Consulting-Specifying Engineer, November 2010, 2 Archive.is的存档,存档日期2012-07-15
  4. ^ http://www.est-aegis.com/datasheets/ASHRAE_SL-08-025_Shaft_Grounding_A_Solution_to_Motor_Bearing_Currents.pdf
  5. ^ http://www.controleng.com/index.php?
  6. ^ 6.0 6.1 http://www.greenheck.com/library/articles/58
  7. ^ http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=649969

相关条目

  • 杂散电压英语Stray voltage

外部链接

  • Technical guide No. 5 – Bearing currents in modern AC drive systems (PDF). [May 23, 2011]. 
  • A Unique System for Reducing High Frequency Stray Noise and Transient Common Mode Ground Currents to Zero, While Enhancing Other Ground Issues Meeting Notices and Rule Changes from Electrical Manufacturing and Coil Winding

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