Elektrimootorid mängivad olulist rolli meie igapäevaelus – seal, kus me elame, töötame ja mängime.Lihtsamalt öeldes panevad nad peaaegu kõik, mis liigub, liikuma.Ligi 70 protsenti tööstuse tarbitavast elektrienergiast kasutavad elektrimootorisüsteemid.1

Ligikaudu 75 protsenti töötavatest tööstusmootoritest kasutatakse pumpade, ventilaatorite ja kompressorite käitamiseks, mis on masinate kategooria, mis on väga vastuvõtlik tõhususe suurendamisele2.Need rakendused töötavad sageli ühtlase kiirusega, kogu aeg, isegi kui neid pole vaja.See pidev töö raiskab energiat ja tekitab tarbetuid CO2 heitmeid, kuid mootori kiirust reguleerides saame vähendada energiatarbimist, säästa energiat ja vähendada keskkonnamõju.

Üks võimalus mootori kiirust juhtida on muutuva kiirusega ajami (VSD) kasutamine, seade, mis reguleerib elektrimootori pöörlemiskiirust, muutes mootorile antud sagedust ja pinget.Mootori kiirust reguleerides võib ajam vähendada energiatarbimist (näiteks seadme pöörlemiskiiruse vähendamine 20 protsenti võib vähendada sisendvõimsuse vajadust ligikaudu 50 protsenti3) ning parandada protsessi juhtimist ja oluliselt säästa töökulusid kogu eluea jooksul. Kuna VSD-d on paljudes rakendustes energia säästmiseks kasulikud, võivad need põhjustada mootori enneaegset riket, kui need pole korralikult maandatud.Kuigi elektrimootori riketel on palju erinevaid põhjuseid, on ajami kasutamisel kõige levinum probleem tavarežiimi pingest põhjustatud laagri rike.

Ühisrežiimi pingest põhjustatud kahjustused

Kolmefaasilises vahelduvvoolusüsteemis võib ühisrežiimi pinget defineerida kui kolme faasi vahelist tasakaalustamatust, mis on loodud ajami impulsi laiusega moduleeritud võimsusest või pinge erinevusest toiteallika maanduse ja kolme vooluahela nullpunkti vahel. faasikoormus.See kõikuv ühisrežiimi pinge indutseerib elektrostaatiliselt mootori võllile pinge ja see võlli pinge võib tühjeneda mähiste või laagrite kaudu.Kaasaegsed insenertehnilised konstruktsioonid, faasiisolatsioon ja inverteri teravikkindel traat võivad aidata mähiseid kaitsta;aga kui rootor näeb pingepiiskude kogunemist, otsib vool madalaima takistusega teed.Elektrimootori puhul kulgeb see tee otse läbi laagrite.

Kuna mootori laagrid kasutavad määrimiseks määret, moodustab määrdes olev õli kile, mis toimib dielektrikuna, mis tähendab, et see suudab elektrijõude ilma juhtivuseta edasi kanda.Aja jooksul see dielektrik siiski laguneb.Ilma määrde isolatsiooniomadusteta tühjendub võlli pinge läbi laagrite ja seejärel läbi mootori korpuse, et saavutada elektriline maandus.Selline elektrivoolu liikumine põhjustab laagrites kaare teket, mida tavaliselt nimetatakse elektrilahenduse töötlemiseks (EDM).Kuna selline pidev kaar tekib aja jooksul, muutuvad laagrijooksu pinnad rabedaks ja väikesed metallitükid võivad laagri sees puruneda.Lõpuks liigub kahjustatud materjal laagri kuulide ja rõngaste vahele, põhjustades lihvimisefekti, mis võib tekitada mikronisuuruseid täkkeid, mida nimetatakse härmatisteks, või pesulauataolisi rihmikuid laagrite trassil, mida nimetatakse laineliseks.

Mõned mootorid võivad kahjustuste süvenedes ilma märgatavate probleemideta edasi töötada.Esimene märk laagrikahjustusest on tavaliselt kuuldav müra, mis tuleneb laagrikuulidest, mis liiguvad üle aukude ja härmatise.Kuid selleks ajaks, kui see müra tekib, on kahju tavaliselt muutunud piisavalt oluliseks, et rike on otsene.

Põhineb ennetamisel

Tööstuslikud rakendused ei koge tavaliselt selliseid raskusi muutuva kiirusega mootorite puhul, kuid mõnes paigalduses, näiteks ärihoonetes ja lennujaama pagasi käitlemises, pole tugev maandus alati saadaval.Sellistel juhtudel tuleb selle voolu laagritelt eemale suunamiseks kasutada teist meetodit.Kõige tavalisem lahendus on võlli maandusseadme lisamine mootori võlli ühte otsa, eriti rakendustes, kus tavarežiimi pinge võib olla rohkem levinud.Võlli maandus on sisuliselt vahend mootori pöörleva rootori ühendamiseks maandusega mootori raami kaudu.Võlli maandusseadme lisamine mootorile enne paigaldamist (või eelpaigaldatud mootoriga mootori ostmine) võib olla väike hind võrreldes laagrivahetusega kaasnevate hoolduskulude hinnasildiga, rääkimata kõrgetest kuludest. seisakuid rajatises.

Tänapäeval on tööstuses mitut tüüpi võlli maandusseadmeid, nagu süsinikharjad, rõngastiilis kiudharjad ja maanduslaagrite isolaatorid, ning saadaval on ka muid laagrite kaitsmise meetodeid.

Süsinikharju on kasutatud üle 100 aasta ja need on sarnased alalisvoolumootorite kommutaatoritel kasutatavatele süsiharjadele.Maandusharjad loovad elektriühenduse mootori elektriahela pöörlevate ja statsionaarsete osade vahel ning viivad voolu rootorilt maandusse, nii et laeng ei koguneks rootorile punktini, kus see tühjeneb läbi laagrite.Maandusharjad pakuvad praktilist ja ökonoomset vahendit madala takistusega tee maandamiseks, eriti suuremate raammootorite puhul;aga neil pole ka puudusi.Sarnaselt alalisvoolumootoritele kuluvad harjad mehaanilise kokkupuute tõttu võlliga ning sõltumata harjahoidja konstruktsioonist tuleb komplekti perioodiliselt kontrollida, et tagada õige kontakt harjade ja võlli vahel.

Võlli maandusrõngad töötavad nagu süsinikhari, kuid need sisaldavad mitut elektrit juhtivate kiudude kiudu, mis on paigutatud võlli ümber asuvasse rõngasse.Rõnga väliskülg, mis on tavaliselt paigaldatud mootori otsaplaadile, jääb paigale, samal ajal kui harjad sõidavad mootori võlli pinnal, suunates voolu läbi harjade ja ohutult maapinnale.Mootori sisse saab paigaldada võlli maandusrõngad, mis võimaldab neid kasutada nii pesu- kui ka määrdunud mootoritel.Ükski võlli maandusmeetod pole aga täiuslik ja väljastpoolt paigaldatud maandusrõngad kipuvad koguma oma harjastele saasteaineid, mis võib vähendada nende tõhusust.

Maanduslaagrite isolaatorid ühendavad kahte tehnoloogiat: kaheosaline kontaktivaba isolatsioonikilp, mis kasutab saasteainete sissepääsu vältimiseks labürindikujundust ning metallist rootorit ja isoleeritud juhtivat hõõgniidirõngast, mis suunavad võllivoolud laagritest eemale.Kuna need seadmed takistavad ka määrdeaine kadu ja saastumist, asendavad need standardsed laagritihendid ja traditsioonilised laagriisolaatorid.

Teine võimalus laagrite kaudu voolu väljavoolu vältimiseks on laagrite valmistamine mittejuhtivast materjalist.Keraamilistes laagrites kaitsevad keraamilise kattega kuulid laagreid, takistades võllivoolu voolamist läbi laagrite mootorisse.Kuna mootori laagritest ei voola elektrivool, on voolu põhjustatud kulumise tõenäosus väike;vool otsib siiski teed maapinnale, mis tähendab, et see läbib ühendatud seadmeid.Kuna keraamilised laagrid ei eemalda rootorist voolu, on keraamiliste laagritega mootorite jaoks soovitatav kasutada ainult spetsiaalseid otseajamiga rakendusi.Muudeks puudusteks on seda tüüpi mootorilaagrite hind ja asjaolu, et laagrid on tavaliselt saadaval ainult kuni suuruseni 6311.

Mootoritel, mis on suuremad kui 100 hobujõudu, on üldiselt soovitatav paigaldada isoleeritud laager mootori vastasküljele, millele on paigaldatud võlli maandusseade, olenemata sellest, millist võlli maandusviisi kasutatakse.

Kolm muutuva kiirusega ajami paigaldamise näpunäidet

Hariliku režiimi pinge vähendamisel muutuva kiirusega rakendustes on hooldusinseneril kolm kaalutlust:

1. Veenduge, et mootor (ja mootorisüsteem) on korralikult maandatud.
2. Määrake õige kandesageduse tasakaal, mis minimeerib nii mürataset kui ka pinge tasakaalustamatust.
3. Kui võlli maandusseadet peetakse vajalikuks, valige see, mis rakenduse jaoks kõige paremini sobib.

Kui laagrivool on olemas, pole kõigile sobivat lahendust.Kliendi ning mootori- ja ajamitarnija jaoks on ülioluline teha koostööd, et leida konkreetse rakenduse jaoks sobivaim lahendus.