Elektros varikliai atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį mūsų kasdieniame gyvenime – ten, kur gyvename, dirbame ir žaidžiame.Paprasčiau tariant, jie daro beveik viską, kas juda, juda.Beveik 70 procentų pramonės suvartojamos elektros energijos sunaudoja elektros variklių sistemos.1

Maždaug 75 procentai veikiančių pramoninių variklių yra naudojami siurbliams, ventiliatoriams ir kompresoriams paleisti – tai mašinų kategorija, kurios efektyvumas labai patobulintas2.Šios programos dažnai veikia pastoviu greičiu, visą laiką, net kai to nereikia.Dėl nuolatinio veikimo eikvojama energija ir išmetamas nereikalingas CO2 kiekis, tačiau valdydami variklio greitį galime sumažinti energijos suvartojimą, taupyti energiją ir sumažinti poveikį aplinkai.

Vienas iš būdų valdyti variklio greitį yra naudoti kintamo greičio pavarą (VSD), įtaisą, kuris reguliuoja elektros variklio sukimosi greitį, keisdamas varikliui tiekiamą dažnį ir įtampą.Reguliuodama variklio greitį, pavara gali sumažinti energijos suvartojimą (pavyzdžiui, sumažinus sukimosi įrangos greitį 20 procentų, įvesties galios poreikį galima sumažinti maždaug 50 procentų3) ir žymiai pagerinti proceso valdymą bei žymiai sutaupyti eksploatavimo išlaidas per visą eksploatavimo laiką. VSD yra naudingi energijos taupymui daugelyje programų, todėl, jei jie nėra tinkamai įžeminti, jie gali sukelti ankstyvą variklio gedimą.Nors yra daug skirtingų elektros variklio gedimų priežasčių, dažniausia problema naudojant pavarą yra guolio gedimas dėl bendro režimo įtampos.

Žala dėl bendrojo režimo įtampos

Trifazėje kintamosios srovės sistemoje bendrojo režimo įtampa gali būti apibrėžta kaip disbalansas tarp trijų fazių, atsirandančių dėl impulsų pločio moduliuotos pavaros galios, arba įtampos skirtumą tarp maitinimo šaltinio įžeminimo ir nulinio trijų fazių taško. fazinė apkrova.Ši svyruojanti bendrojo režimo įtampa elektrostatiškai sukelia įtampą ant variklio veleno, ir ši veleno įtampa gali išsikrauti per apvijas arba per guolius.Šiuolaikinės inžinerinės konstrukcijos, fazių izoliacija ir keitiklio smaigaliai atsparus laidas gali padėti apsaugoti apvijas;tačiau kai rotorius mato įtampos šuolius, srovė ieško mažiausio pasipriešinimo į žemę kelio.Elektrinio variklio atveju šis kelias eina tiesiai per guolius.

Kadangi variklio guolių tepimui naudojamas tepalas, tepalo alyva sudaro plėvelę, kuri veikia kaip dielektrikas, o tai reiškia, kad ji gali perduoti elektros jėgas be laidumo.Tačiau laikui bėgant šis dielektrikas suyra.Neturint tepalo izoliacinių savybių, veleno įtampa išsikraus per guolius, tada per variklio korpusą, kad būtų pasiektas elektros įžeminimas.Šis elektros srovės judėjimas sukelia lanką guoliuose, paprastai vadinamą elektros išlydžio apdirbimu (EDM).Kadangi šis nuolatinis lankas atsiranda laikui bėgant, guolio bėgių paviršiaus plotai tampa trapūs, o guolio viduje gali nulūžti maži metalo gabalėliai.Galiausiai pažeista medžiaga prasiskverbia tarp guolio rutuliukų ir riedučių, sukeldama šlifavimo efektą, dėl kurio gali susidaryti mikrono dydžio įdubimai, vadinami šerkšnu, arba į skalbimo lentą panašios guolio riedėjimo takelio briaunos, vadinamos rievelėmis.

Kai kurie varikliai gali toliau veikti, kai žala didėja, be jokių pastebimų problemų.Pirmasis guolio pažeidimo požymis paprastai yra girdimas triukšmas, atsirandantis dėl guolio rutuliukų, keliaujančių per duobėtas ir apšalusias vietas.Tačiau iki to laiko, kai atsiranda šis triukšmas, žala paprastai tampa pakankamai didelė, kad gedimas būtų neišvengiamas.

Pagrįsta prevencija

Pramoniniuose įrenginiuose šie kintamo greičio varikliai paprastai nepatiria problemų, tačiau kai kuriuose įrenginiuose, pavyzdžiui, komerciniuose pastatuose ir oro uosto bagažo tvarkyme, tvirtas įžeminimas ne visada pasiekiamas.Tokiais atvejais turi būti naudojamas kitas būdas nukreipti šią srovę nuo guolių.Dažniausias sprendimas yra pridėti veleno įžeminimo įtaisą prie vieno variklio veleno galo, ypač tais atvejais, kai gali būti labiau paplitusi bendrojo režimo įtampa.Veleno įžeminimas iš esmės yra priemonė variklio besisukančiam rotoriui prijungti prie įžeminimo per variklio rėmą.Veleno įžeminimo įrenginio pridėjimas prie variklio prieš montuojant (arba perkant variklį su iš anksto sumontuotu) gali būti nedidelė kaina, palyginti su techninės priežiūros išlaidomis, susijusiomis su guolio keitimu, jau nekalbant apie dideles prastovos objekte.

Šiandien pramonėje yra keletas įprastų veleno įžeminimo įrenginių tipų, tokių kaip angliniai šepečiai, žiedinio tipo pluošto šepečiai ir įžeminimo guolių izoliatoriai, taip pat yra kitų guolių apsaugos būdų.

Angliniai šepečiai buvo naudojami daugiau nei 100 metų ir yra panašūs į anglies šepetėlius, naudojamus nuolatinės srovės variklių komutatoriuose.Įžeminimo šepečiai užtikrina elektros jungtį tarp besisukančių ir stacionarių variklio elektros grandinės dalių ir paima srovę iš rotoriaus į žemę, kad įkrovimas ant rotoriaus nesikauptų iki taško, kur jis išsikrauna per guolius.Įžeminimo šepečiai yra praktiškas ir ekonomiškas būdas užtikrinti mažos varžos kelią į žemę, ypač didesniems rėminiams varikliams;tačiau jie nėra be trūkumų.Kaip ir nuolatinės srovės varikliai, šepečiai gali susidėvėti dėl mechaninio kontakto su velenu ir, nepaisant šepečio laikiklio konstrukcijos, mazgas turi būti periodiškai tikrinamas, kad būtų užtikrintas tinkamas šepečių ir veleno kontaktas.

Veleno įžeminimo žiedai veikia kaip anglinis šepetys, tačiau juose yra kelios elektrai laidžių pluoštų gijos, išdėstytos žiede aplink veleną.Žiedo išorė, kuri paprastai tvirtinama prie variklio galinės plokštės, lieka nejudanti, o šepečiai važiuoja variklio veleno paviršiumi, nukreipdami srovę per šepečius ir saugiai į žemę.Veleno įžeminimo žiedai gali būti montuojami variklio viduje, todėl juos galima naudoti plaunamiesiems ir nešvariems varikliams.Tačiau joks veleno įžeminimo būdas nėra tobulas, o išorėje sumontuoti įžeminimo žiedai linkę kaupti teršalus ant šerių, o tai gali sumažinti jų efektyvumą.

Įžeminimo guolių izoliatoriai sujungia dvi technologijas: dviejų dalių, bekontakčio izoliavimo skydą, kuris naudoja labirintinę konstrukciją, kad išvengtų teršalų patekimo, ir metalinį rotorių bei izoliuotą laidžią guolių žiedą, nukreipiantį veleno sroves nuo guolių.Kadangi šie įtaisai taip pat apsaugo nuo tepalo praradimo ir užteršimo, jie pakeičia standartinius guolių sandariklius ir tradicinius guolių izoliatorius.

Kitas būdas išvengti srovės iškrovimo per guolius yra gaminti guolius iš nelaidžios medžiagos.Keraminiuose guoliuose keramine danga padengti rutuliukai apsaugo guolius, neleisdami veleno srovei tekėti per guolius į variklį.Kadangi per variklio guolius neteka elektros srovė, srovės sukelto susidėvėjimo tikimybė yra maža;tačiau srovė ieškos kelio į žemę, o tai reiškia, kad ji eis per prijungtą įrangą.Kadangi keraminiai guoliai nepašalins srovės iš rotoriaus, varikliams su keraminiais guoliais rekomenduojami tik specialūs tiesioginės pavaros įrenginiai.Kiti trūkumai yra šio tipo variklio guolių kaina ir tai, kad guoliai paprastai yra tik iki 6311 dydžio.

Varikliuose, kurių galia didesnis nei 100 arklio galių, paprastai rekomenduojama izoliuotą guolį sumontuoti priešingame variklio gale, ant kurio sumontuotas veleno įžeminimo įrenginys, neatsižvelgiant į tai, koks veleno įžeminimo būdas naudojamas.

Trys kintamo greičio pavaros įrengimo patarimai

Priežiūros inžinierius, bandydamas sumažinti bendrojo režimo įtampą kintamo greičio įrenginiuose, turi atsižvelgti į tris aspektus:

1. Įsitikinkite, kad variklis (ir variklio sistema) yra tinkamai įžemintas.
2. Nustatykite tinkamą nešlio dažnio balansą, kuris sumažins triukšmo lygį ir įtampos disbalansą.
3. Jei manoma, kad veleno įžeminimo įrenginys yra būtinas, pasirinkite tą, kuris geriausiai tinka konkrečiai programai.

Kai yra guolių srovė, nėra vieno visiems tinkamo sprendimo.Labai svarbu, kad klientas ir variklio bei pavaros tiekėjas dirbtų kartu, kad nustatytų tinkamiausią sprendimą konkrečiai programai.