Elektromotoriem ir būtiska nozīme mūsu ikdienas dzīvē – vietā, kur dzīvojam, strādājam un spēlējam.Vienkārši sakot, viņi gandrīz visu, kas kustas, liek kustēties.Gandrīz 70 procentus no rūpniecībā patērētās elektroenerģijas izmanto elektromotoru sistēmas.1

Aptuveni 75 procenti no ekspluatācijā esošajiem rūpnieciskajiem motoriem tiek izmantoti sūkņu, ventilatoru un kompresoru darbināšanai, kas ir iekārtu kategorija, kas ir ļoti jutīga pret būtiskiem efektivitātes uzlabojumiem2.Šīs lietojumprogrammas bieži darbojas nemainīgā ātrumā visu laiku, pat ja tās nav vajadzīgas.Šī pastāvīgā darbība tērē enerģiju un rada nevajadzīgas CO2 emisijas, taču, kontrolējot motora ātrumu, mēs varam samazināt enerģijas patēriņu, taupot enerģiju un samazinot ietekmi uz vidi.

Viens no veidiem, kā kontrolēt motora ātrumu, ir izmantot mainīga ātruma piedziņu (VSD), ierīci, kas regulē elektromotora rotācijas ātrumu, mainot motoram piegādāto frekvenci un spriegumu.Regulējot motora ātrumu, piedziņa var samazināt enerģijas patēriņu (piemēram, samazinot rotācijas iekārtas ātrumu par 20 procentiem, var samazināt ieejas jaudas prasības par aptuveni 50 procentiem3) un nodrošināt ievērojamus procesa kontroles uzlabojumus un ievērojamus darbības izmaksu ietaupījumus visā kalpošanas laikā. Tā kā VSD ir noderīgi enerģijas taupīšanai daudzās lietojumprogrammās, tie var izraisīt priekšlaicīgu motora atteici, ja tie nav pareizi iezemēti.Lai gan elektromotora kļūmēm ir daudz dažādu iemeslu, visizplatītākā problēma, lietojot piedziņu, ir gultņa bojājums, ko izraisa parastā režīma spriegums.

Bojājumi, ko izraisa kopējā režīma spriegums

Trīsfāzu maiņstrāvas sistēmā kopējā režīma spriegumu var definēt kā nelīdzsvarotību starp trim fāzēm, ko rada piedziņas impulsa platuma modulētā jauda, ​​vai sprieguma starpību starp strāvas avota zemi un trīs fāzes neitrālo punktu. fāzes slodze.Šis mainīgais kopējā režīma spriegums elektrostatiski inducē spriegumu uz motora vārpstas, un šis vārpstas spriegums var izlādēties caur tinumiem vai caur gultņiem.Mūsdienu inženiertehniskie dizaini, fāzes izolācija un invertora pret smaile izturīgs vads var palīdzēt aizsargāt tinumus;tomēr, kad rotors redz sprieguma tapas uzkrāšanos, strāva meklē ceļu ar vismazāko pretestību zemei.Elektromotora gadījumā šis ceļš iet tieši caur gultņiem.

Tā kā motora gultņu eļļošanai tiek izmantota smērviela, eļļa smērē veido plēvi, kas darbojas kā dielektrisks, kas nozīmē, ka tā var pārnest elektriskos spēkus bez vadīšanas.Tomēr laika gaitā šis dielektriķis sabojājas.Bez smērvielas izolācijas īpašībām vārpstas spriegums izlādēsies caur gultņiem, pēc tam caur motora korpusu, lai panāktu elektrisko zemējumu.Šī elektriskās strāvas kustība izraisa loka veidošanos gultņos, ko parasti dēvē par elektriskās izlādes apstrādi (EDM).Tā kā šī nepārtrauktā loka veidošanās notiek laika gaitā, gultņa skrējiena virsmas laukumi kļūst trausli, un gultņa iekšpusē var nolūzt sīki metāla gabali.Galu galā bojātais materiāls pārvietojas starp gultņa lodēm un skrējieniem, izraisot slīpēšanas efektu, kas var radīt mikronu lieluma bedrītes, ko sauc par matējumu, vai veļas dēļam līdzīgas izciļņas gultņa skrējienā, ko sauc par rievojumu.

Daži motori var turpināt darboties, jo bojājumi pakāpeniski pasliktinās, bez pamanāmām problēmām.Pirmā gultņu bojājuma pazīme parasti ir dzirdams troksnis, ko rada gultņu lodītes, kas pārvietojas pāri bedrēm un apsarmotām vietām.Bet līdz brīdim, kad rodas šis troksnis, bojājumi parasti ir kļuvuši pietiekami nozīmīgi, ka kļūme ir nenovēršama.

Balstīts profilaksē

Rūpnieciskās lietojumprogrammas parasti nesaskaras ar šīm grūtībām mainīga ātruma motoriem, taču dažās instalācijās, piemēram, komerciālās ēkās un lidostu bagāžas apstrādē, stabils zemējums ne vienmēr ir pieejams.Šādos gadījumos ir jāizmanto cita metode, lai novirzītu šo strāvu prom no gultņiem.Visizplatītākais risinājums ir pievienot vārpstas zemējuma ierīci vienam motora vārpstas galam, īpaši gadījumos, kad kopējā režīma spriegums var būt izplatītāks.Vārpstas zemējums būtībā ir līdzeklis, lai savienotu motora pagriežamo rotoru ar zemējumu, izmantojot motora rāmi.Vārpstas zemējuma ierīces pievienošana motoram pirms uzstādīšanas (vai motora iegāde ar iepriekš uzstādītu motoru) var būt neliela cena, kas jāmaksā, salīdzinot ar uzturēšanas izmaksu cenu, kas saistīta ar gultņu nomaiņu, nemaz nerunājot par augstajām izmaksām. dīkstāves laikā objektā.

Mūsdienās nozarē ir vairāki plaši izplatīti vārpstas zemējuma ierīču veidi, piemēram, oglekļa sukas, gredzenveida šķiedras sukas un zemējuma gultņu izolatori, un ir pieejamas arī citas gultņu aizsardzības metodes.

Oglekļa sukas ir izmantotas vairāk nekā 100 gadus un ir līdzīgas oglekļa sukām, ko izmanto līdzstrāvas motoru komutatoros.Zemējuma birstes nodrošina elektrisko savienojumu starp motora elektriskās ķēdes rotējošo un stacionāro daļu un ņem strāvu no rotora uz zemi, lai lādiņš uz rotora neuzkrātos līdz vietai, kur tas izlādējas caur gultņiem.Zemējuma birstes piedāvā praktiskus un ekonomiskus līdzekļus zemas pretestības ceļa nodrošināšanai, īpaši lielākiem rāmja motoriem;tomēr tie nav bez trūkumiem.Tāpat kā līdzstrāvas motoriem, sukas ir pakļautas nodilumam mehāniskā saskarē ar vārpstu, un neatkarīgi no sukas turētāja konstrukcijas komplekts ir periodiski jāpārbauda, ​​lai nodrošinātu pareizu kontaktu starp sukām un vārpstu.

Vārpstas zemējuma gredzeni darbojas kā oglekļa suka, taču tajos ir vairākas elektriski vadošu šķiedru virknes, kas izvietotas gredzenā ap vārpstu.Gredzena ārpuse, kas parasti ir piestiprināta pie motora gala plāksnes, paliek nekustīga, savukārt sukas brauc pa motora vārpstas virsmu, virzot strāvu caur sukām un droši uz zemi.Vārpstas zemējuma gredzenus var uzstādīt motora iekšpusē, ļaujot tos izmantot mazgāšanas un netīrās darbības motoriem.Tomēr neviena vārpstas zemējuma metode nav ideāla, un ārēji uzstādītie zemējuma gredzeni mēdz savākt piesārņotājus uz to sariem, kas var samazināt to efektivitāti.

Zemējuma gultņu izolatoros ir apvienotas divas tehnoloģijas: divdaļīgs, bezkontakta izolācijas vairogs, kas izmanto labirinta konstrukciju, lai novērstu piesārņotāju iekļūšanu, un metālisks rotors un izolēts vadošs kvēldiega gredzens, lai novirzītu vārpstas strāvas prom no gultņiem.Tā kā šīs ierīces novērš arī smērvielas zudumu un piesārņojumu, tās aizstāj standarta gultņu blīves un tradicionālos gultņu izolatorus.

Vēl viens veids, kā novērst strāvas izlādi caur gultņiem, ir izgatavot gultņus no nevadoša materiāla.Keramiskajos gultņos ar keramikas pārklājumu pārklātas lodītes aizsargā gultņus, neļaujot vārpstas strāvai plūst caur gultņiem uz motoru.Tā kā caur motora gultņiem neplūst elektriskā strāva, ir maza strāvas izraisīta nodiluma iespēja;tomēr strāva meklēs ceļu uz zemi, kas nozīmē, ka tā iet caur pievienoto aprīkojumu.Tā kā keramiskie gultņi nenoņem strāvu no rotora, motoriem ar keramiskajiem gultņiem ir ieteicami tikai īpaši tiešās piedziņas lietojumi.Citi trūkumi ir šāda veida motora gultņu izmaksas un tas, ka gultņi parasti ir pieejami tikai līdz 6311 izmēram.

Motoriem, kas lielāki par 100 zirgspēkiem, parasti ir ieteicams uzstādīt izolētu gultni pretējā motora galā, uz kura ir uzstādīta vārpstas zemējuma ierīce, neatkarīgi no izmantotā vārpstas zemējuma veida.

Trīs mainīga ātruma piedziņas uzstādīšanas padomi

Trīs apsvērumi apkopes inženierim, mēģinot samazināt parastā režīma spriegumu mainīga ātruma lietojumos, ir šādi:

1. Pārliecinieties, vai motors (un motora sistēma) ir pareizi iezemēts.
2. Nosakiet pareizo nesējfrekvences līdzsvaru, kas samazinās trokšņu līmeni, kā arī sprieguma nelīdzsvarotību.
3. Ja vārpstas zemējuma ierīce tiek uzskatīta par nepieciešamu, atlasiet to, kas vislabāk atbilst konkrētajam lietojumam.

Ja ir gultņu strāva, nav viena visiem piemērota risinājuma.Klientam un motora un piedziņas piegādātājam ir ļoti svarīgi sadarboties, lai noteiktu konkrētajam lietojumam vispiemērotāko risinājumu.