電機(jī)軸承過電流問題在很多電機(jī)軸承中都十分常見，也經(jīng)常困擾著工程師。關(guān)于電機(jī)軸承過電流問題其實由來已久，其中對產(chǎn)生機(jī)理的研究和對解決方案的研究也有了很大的進(jìn)展，本文介紹電機(jī)軸承過電流產(chǎn)生的可能原因。

電機(jī)軸承過電流的的通路以及原因
顧名思義，電機(jī)軸承過電流是指有電流在徑向上通過了軸承的外圈，滾動體和內(nèi)圈。對于整個電機(jī)而言，電機(jī)軸承過電流的可能通路包括：環(huán)路電流、低頻環(huán)路電流、高頻環(huán)路電流和對地電流。

1、環(huán)路電流
環(huán)路電流，電流流經(jīng)定子、軸承、轉(zhuǎn)子構(gòu)成回路。

2、低頻環(huán)路電流
當(dāng)電機(jī)內(nèi)部電磁設(shè)計不對稱的時候，會形成沿軸向的電位差，由此構(gòu)成了沿著軸向的電流，由此產(chǎn)生的電機(jī)軸承過電流多為低頻環(huán)路電流。

3、高頻環(huán)路電流
現(xiàn)在電機(jī)控制多使用變頻器，變頻器電源和普通工頻電源有很多差異。
首先工頻三相電如下圖所示：

此時三相電在任何時刻的疊加總和為0：Uu(t)+Uv(t)+Uw(t)=0，此時不會出現(xiàn)共模電壓干擾。

對于PWM調(diào)制的變頻器而言，是使用不同寬度的方波等效出正弦波。

此時，三相電在任何時刻的和都不是0：

也就是對于PWM調(diào)制的變頻器，任意時刻中性點(diǎn)對地電壓都不是0.由于這個共模電壓的干擾導(dǎo)致定子繞組三相不對稱，由此產(chǎn)生電流不對稱，產(chǎn)生了一個高頻軸電壓。進(jìn)而引發(fā)了一個環(huán)路的高頻軸電流。

4、對地電流
①自身對地

如圖所示，電流通過轉(zhuǎn)子、軸承、定子與大地構(gòu)成通路。

②放電電流
定子繞組和轉(zhuǎn)子之間通過氣隙耦合電容，當(dāng)轉(zhuǎn)子充電到一定程度，會通過軸承放電。
另一方面如果外界存在靜電，通過電機(jī)軸承也可能產(chǎn)生放電電流。比如皮帶輪連接的電機(jī)，軸端皮帶輪和皮帶的摩擦靜電通過軸承放電。

③高頻接地電流
共模電壓對地存在電勢差，因此也可能出現(xiàn)由于共模電壓產(chǎn)生的對地高頻電流。加入定子接地不良，這個電壓會通過聯(lián)軸器傳導(dǎo)到電機(jī)連接的其他設(shè)備的軸承，形成對地通路，對軸承造成電蝕傷害。如下圖所示：


軸承在電流通路中的性質(zhì)
對于軸承而言，軸承套圈和滾動體都是導(dǎo)休，流過電流不會造成損傷。但是軸承內(nèi)部滾動體和滾道之間的接觸部分，處于減小摩擦的考慮都使用了潤滑劑，而潤滑劑是非導(dǎo)休。

在軸承沒有運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，此時油膜沒有建立，是金屬和金屬的直接接觸，此時軸承在電路中表現(xiàn)為電阻性質(zhì)。由于是金屬和金屬的接觸構(gòu)成通路，此時即便有電流流過，也不會造成嚴(yán)重的問題。

當(dāng)軸承在低速運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，軸承滾動體和滾通之間是處于邊界潤滑狀態(tài)，既有金屬和金屬的直接接觸，又有通過油膜隔離的接觸。此時軸承在電路中表現(xiàn)的狀態(tài)是容抗和阻抗的性質(zhì)。

當(dāng)電機(jī)處于高速運(yùn)行的時候，軸承滾道和溶動體之間被油膜完全分離，中間沒有金屬和金屬的直接接觸，處于液體動壓潤滑狀態(tài)。此時軸承在電路中表現(xiàn)為容抗的性質(zhì)。

上面介紹了電機(jī)軸承電流產(chǎn)生的原因以及軸承在電路中的性質(zhì)，這些都為了找到電機(jī)軸承過電流解決方案提供了方向和指引。

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