1. 軸電電流產(chǎn)生原因
由于風(fēng)電機(jī)組變頻器采用PWM的調(diào)制方式,功率器件在快速開(kāi)關(guān)時(shí)刻不可避免地產(chǎn)生電壓尖峰,該尖峰的電壓變化率(dv/dt)極高,可超過(guò)3000V/s,該尖峰電壓對(duì)應(yīng)的頻率約為1MHz,可以輕易地通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)的寄生電容、寄生電感耦合電機(jī)的軸,再傳導(dǎo)(或通過(guò)絕緣層容性耦合)軸承內(nèi)圈,擊穿油膜后傳導(dǎo)軸承外圈,外圈通過(guò)傳導(dǎo)(或通過(guò)容性耦合)與地形成回路,產(chǎn)生高頻軸承電流。
2. 軸電電流的危害
2.1 損壞潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑性能
潤(rùn)滑油在軸承旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生油膜,所形成的寄生電容記為Cb,Cb電容值大小主要受油膜厚度的影響。風(fēng)電機(jī)組在高空擺動(dòng)情況下降造成軸承油膜不穩(wěn)定,一旦Cb上的電壓高于油膜能承受的電壓時(shí),油膜被擊穿。油膜在被擊穿的同時(shí),潤(rùn)滑油被電解,導(dǎo)致潤(rùn)滑油性能下降。在對(duì)軸承內(nèi)圈、外圈的絕緣測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn),新軸承可以承受的電壓在1000V左右,而舊軸承的絕緣已基本消失,即潤(rùn)滑油脂的電解是一個(gè)不可逆的過(guò)程。
2.2 對(duì)軸承造成電腐蝕
在潤(rùn)滑油膜被擊穿后,Cb內(nèi)存儲(chǔ)電荷通過(guò)極小的擊穿點(diǎn)導(dǎo)通放電,在軸承滾到表面微小的金屬面產(chǎn)生極高的電流密度,瞬間產(chǎn)生極高的熱量使放電點(diǎn)的金屬熔化,形成凹坑。隨著風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加,由于高頻電壓擊穿油膜放電而持續(xù)形成的軸承表面凹坑不斷增多,破壞軸承內(nèi)圈、滾動(dòng)體、外圈的光潔度,逐漸積累形成了滾動(dòng)體表面肉眼可見(jiàn)的搓衣板,終導(dǎo)致軸承由于游戲過(guò)大、震動(dòng)過(guò)大、溫升過(guò)高等因素失效。
3. 改進(jìn)措施
針對(duì)軸電電流,我們提出的改進(jìn)措施是發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸端安裝軸接地環(huán)。利用特殊導(dǎo)電纖維材料,引導(dǎo)誘發(fā)的軸電流通過(guò)端蓋接地,從而避免軸電流對(duì)軸承及相關(guān)設(shè)備造成損壞,有效解決軸電壓?jiǎn)栴},避免軸承的電蝕損害。變頻電機(jī)及其耦合設(shè)備是電蝕防護(hù)環(huán)的主要應(yīng)用領(lǐng)用。對(duì)比傳統(tǒng)的碳刷,絕緣軸承等解決方案,具有高效,免維護(hù),壽命長(zhǎng),易安裝點(diǎn)。目前國(guó)際主流的電機(jī)廠商均已將電蝕防護(hù)環(huán)作為解決軸電壓的標(biāo)準(zhǔn)配置,例如ABB, GE, Siemens, Balder它包含一個(gè)動(dòng)環(huán)和一個(gè)靜環(huán),兩部結(jié)合成一體,因此在運(yùn)行中兩者不會(huì)分離。動(dòng)環(huán)隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),靜環(huán)被
利用導(dǎo)電性纖維材料,引導(dǎo)誘發(fā)的軸電流通過(guò)端蓋接地,從而避免軸電流對(duì)軸承及相關(guān)設(shè)備造成損壞...