【技研】电机轴电流的分析

来源 | 易维通

发电机定子铁心组合缝、定子硅钢片接缝、定子与转子空气间隙不均匀等，会造成发电机的磁路往往不对称，发电机主轴在这种不对称的磁场中旋转，会在其两端产生交流电压叫轴电压，如果电机主轴两端轴承没有绝缘垫或绝缘不好。这个电压就会通过电机两端轴承支架形成电流回路，这个电流叫轴电流。

轴电流的危害主要是将在轴颈和轴瓦之间产生小电弧侵蚀，破坏油膜，使轴承温度升高，润滑油碳化变质等；如果轴电流超过一定数值，发电机转轴轴颈的滑动表面和轴瓦就可能被损坏，轴承不能使用或寿命将会大大缩短。

为了防止轴电压、轴电流的危害，发电机的大轴上都要安装励磁碳刷，通过接地信号装置接地，如果产生轴电压、转子绝缘不好漏电等使大轴带电，碳刷会及时把电流引向大地，接地信号装置发出预告信号，提醒运行人员注意或处理。

在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存在，那么对于电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重的甚至只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。

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轴电压和轴电流的产生

轴电压是电动机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压，其产生原因一般有以下几种：   

1、磁不平衡产生轴电压

电动机由于扇形冲片、硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴的两端感应出轴电压。

2、逆变供电产生轴电压

电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。

3、静电感应产生轴电压

在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的两端感应出轴电压。

4、外部电源的介入产生轴电压

由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保护、测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。 

5、其他原因

如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。 轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。

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轴电流对轴承的破坏

正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较低的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但是当轴电压增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过，由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小凹坑。一般由于转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金的高，通常表现出来的症状是轴承内表面被压出条状电弧伤痕。   

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轴电流的防范

针对轴电流形成的根本原因，一般在现场采用如下防范措施：

• 在轴端安装接地碳刷，以降低轴电位，使接地碳刷可靠接地，并且与转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，以此消除轴电流。
• 为防止磁不平衡等原因产生轴电流， 往往在非轴伸端的轴承座和轴承支架处加绝缘隔板，以切断轴电流的回路。

• 为了避免其他电动机附件导线绝缘破损造成的轴电流，往往要求检修运行人员细致检查并加强导线或垫片绝缘，以消除不必要的轴电流隐患。

一般通过以上处理，大多电动机的轴电流微乎其微，已对电动机构不成实质上危害。现场实践证明，经上述方式处理后实际使用寿命可由原几十个小时提高到上万小时，效果比较明显，尤其对高压电动机轴电流的防范效果好，对安全生产具有积极作用。