Чому виникає струм на валу в лінійних-частотних двигунах

Двома основними передумовами для генерації струму є напруга та замкнене коло. Струм на валу може формуватися лише тоді, коли напруга на валу існує поруч із замкнутим провідним шляхом. Тоді чому виникає напруга на валу в двигунах, що працюють на промисловій частоті? Два основні механізми генерують напругу на валу в обертових механізмах: змінний магнітний потік і накопичення статичного заряду.

Напруга на валу, викликана змінним магнітним потоком, є безперервною та періодичною. У нормальних умовах роботи ротор двигуна обертається в симетричному синусоїдальному змінному магнітному полі. Змінна електрорушійна сила (ЕРС), що виникає, коли ротор розрізає магнітний потік, створює збалансовані змінні струми, тому в ідеальних сценаріях між двома кінцями вала ротора не існує асиметричної напруги. Однак нерівномірний магнітний опір, розподілений по колу вздовж сердечника статора, створює незбалансовану змінну ЕРС, яка, у свою чергу, створює аксіально спрямовану напругу на валу. Навпаки, напруга на валу, що виникає внаслідок статичного заряду, є періодичною та не-періодичною. Під час роботи двигуна тертя між навантаженнями технологічної рідини та обертовими компонентами створює статичний заряд на роторному вузлі; постійне накопичення заряду згодом створює напругу на валу.

Для середніх і великих двигунів змінного струму, як тільки провідний замкнутий контур утворює напругу на валу ротора,струм валувиникне, що має типову характеристику низької напруги з високим струмом. Вал і вкладиші підшипників розділені мастилом, а підшипники двигуна спираються на масляну плівку. Враховуючи відносно низьку величину напруги на валу, ізоляційна масляна плівка зазвичай залишається цілою без пробою.

Під час-обертання високошвидкісного ротора невідповідна якість мастила або недостатня подача оливи розриває та руйнує масляну плівку, приводячи вал і втулку підшипника до прямого контакту з металом. На напрузі вала миттєво утворюється замкнутий ланцюг, що викликає пробою низької-напруги. Результуючий струм на валу миттєво досягає кількох сотень або навіть тисяч ампер, достатніх для перегорання шийної шийки вала та втулок підшипника.

Статичний заряд, утворений робочим тертям, поступово накопичується на валу, постійно підвищуючи потенціал валу під час заряджання. Розрядка відбувається негайно, якщо обертовий вал контактує з будь-яким нерухомим зовнішнім компонентом. Якщо вал залишається ізольованим від не-обертових частин, статичний заряд продовжує накопичуватися, доки не виникне надмірно висока напруга. Як тільки ця напруга перевищує діелектричну міцність масляної плівки підшипника, відбувається швидкий розряд і виробляєтьсяструм валу.

Цей струм циркулює через замкнутий контур, що складається з обертового вала, внутрішнього кільця підшипника, зовнішнього кільця підшипника та корпусу підшипника. Найбільш очевидною ознакою несправності є крихітна, глибока кругова точкова корозія на поверхні цапфи та внутрішньому кільці підшипника, спричинена дуговим розрядом. Така точкова дезстабілізація дестабілізує утворення масляної плівки та цілісність, а також руйнує точну посадку між валом і підшипником, роблячи підшипник непрацездатним. У важких випадках на контактних поверхнях шийної шийки вала та втулок підшипника утворюються інтенсивні електричні дуги через важкіструм валу, серйозно пошкоджуючи ці компоненти. Це призводить до надмірної вібрації двигуна та ненормального шуму, що зрештою робить двигун нездатним нормально працювати.