Zašto se javlja struja vratila u-frekventno upravljanim motorima

Dva temeljna preduvjeta za stvaranje struje su napon i zatvoreni krug. Struja osovine se može formirati samo kada napon osovine postoji uz zatvoreni vodljivi put. Zašto se onda pojavljuje napon osovine u motorima koji rade na industrijskoj frekvenciji? Dva korijenska mehanizma generiraju napon osovine u rotirajućim strojevima: izmjenični magnetski tok i akumulacija statičkog naboja.

Napon osovine induciran izmjeničnim magnetskim tokom je kontinuiran i periodičan. U normalnim uvjetima rada, rotor motora rotira unutar simetričnog sinusoidnog izmjeničnog magnetskog polja. Izmjenična elektromotorna sila (EMF) inducirana dok rotor smanjuje magnetski tok stvara uravnotežene izmjenične struje, tako da ne postoji asimetrični napon između dva kraja osovine rotora u idealnim scenarijima. Međutim, neravnomjerna magnetska otpornost raspoređena po obodu duž jezgre statora stvara neuravnotežen izmjenični EMF, koji zauzvrat proizvodi aksijalno usmjeren napon osovine. Nasuprot tome, napon osovine koji proizlazi iz statičkog naboja je isprekidan i ne-periodičan. Tijekom rada motora, trenje između opterećenja procesne tekućine i rotirajućih komponenti stvara statički naboj na sklopu rotora; kontinuirano nakupljanje naboja naknadno razvija napon osovine.

Za srednje i velike izmjenične motore, nakon što se stvori vodljiva zatvorena petlja preko napona osovine rotora,struja osovinepojavit će se, s tipičnom karakteristikom niskog napona s visokom strujom. Vratilo i ležajne čahure odvojene su uljem za podmazivanje, s ležajevima motora oslonjenim na uljni film. S obzirom na relativno nisku veličinu napona osovine, film izolacijskog ulja općenito ostaje netaknut bez kvara.

Tijekom-brzine rotacije rotora, lošija kvaliteta maziva ili nedovoljna opskrba uljem pucaju i razbijaju uljni film, dovodeći vratilo i čahuru ležaja u izravan kontakt s metalom. Zatvoreni krug trenutno se formira preko napona osovine, izazivajući proboj niskog-napona. Rezultirajuća struja vratila trenutačno doseže nekoliko stotina ili čak tisuća ampera, što je dovoljno da izgori rukavac vratila i čahure ležaja.

Statički naboj generiran radnim trenjem postupno se akumulira na osovini, neprestano podižući potencijal osovine dok se puni. Pražnjenje se događa odmah ako rotirajuća osovina dođe u kontakt s bilo kojom nepokretnom vanjskom komponentom. Ako osovina ostane izolirana od ne-rotirajućih dijelova, statički naboj nastavlja se gomilati sve dok se ne razvije pretjerano visok napon. Jednom kada ovaj napon prijeđe dielektričnu čvrstoću uljnog filma ležaja, dolazi do brzog pražnjenja i proizvodistruja osovine.

Ova struja cirkulira kroz zatvorenu petlju sastavljenu od rotirajućeg vratila, unutarnjeg prstena ležaja, vanjskog prstena ležaja i kućišta ležaja. Najočitiji znak kvara je sitna, duboka kružna rupičasta korozija na površini rukavca i unutarnjem kolutu ležaja uzrokovana pražnjenjem električnog luka. Takvo udubljenje destabilizira formiranje uljnog filma i cjelovitost te uništava precizno pristajanje između osovine i ležaja, čineći ležaj neispravnim. U teškim slučajevima, intenzivni električni lukovi se stvaraju na kontaktnim površinama rukavca vratila i čahura ležaja zbog teškihstruja osovine, ozbiljno oštećujući ove komponente. To dovodi do prekomjerne vibracije motora i abnormalne buke, što u konačnici onemogućuje normalan rad motora.