زمین کردن شفت موتور قابلیت اطمینان موتورهای اینورتر را بهبود می بخشد

مهندسان تعمیر و نگهداری در بالای ساختمان‌های تجاری یا کارخانه‌های صنعتی مرتباً موتورها را روغن‌کاری می‌کنند و سایر نشانه‌های خستگی را بررسی می‌کنند و بدون ابزارهای نگهداری پیشگیرانه یا نرم‌افزارهای کنترل پیش‌بینی پیشرفته برای ارائه هشدار، مهندسان ممکن است متوقف شوند و فکر کنند: «آن موتورها چیستند. بدتر شدن؟"صدای بلندتر می شود یا این فقط تصور من است؟»ممکن است سنسورهای داخلی (شنوایی) و قوز (آژیرهای پیش بینی) موتور توسط مهندس با تجربه درست باشد، با گذشت زمان، یاتاقان ها در وسط هیچ کس قرار نمی گیرند.سایش زودرس کیس، اما چرا؟از این علت "جدید" خرابی بلبرینگ آگاه باشید و بدانید که چگونه با حذف ولتاژهای حالت معمول از آن جلوگیری کنید.

چرا موتورها خراب می شوند؟

در حالی که دلایل مختلفی برای خرابی موتور وجود دارد، علت شماره یک، بارها و بارها، خرابی بلبرینگ است.موتورهای صنعتی اغلب عوامل محیطی مختلفی را تجربه می کنند که می تواند بر عمر موتور تأثیر منفی بگذارد.در حالی که آلودگی، رطوبت، گرما یا بارگذاری نادرست مطمئناً می تواند باعث خرابی زودرس یاتاقان شود، پدیده دیگری که می تواند باعث خرابی یاتاقان شود ولتاژ حالت معمول است.

ولتاژ حالت مشترک

اکثر موتورهای مورد استفاده امروزه با ولتاژ متقاطع کار می کنند، به این معنی که آنها مستقیماً به برق سه فاز ورودی به تاسیسات (از طریق استارت موتور) متصل می شوند.موتورهایی که توسط درایوهای فرکانس متغیر هدایت می شوند، با پیچیده تر شدن کاربردها در چند دهه گذشته، رایج تر شده اند.مزیت استفاده از درایو فرکانس متغیر برای به حرکت درآوردن موتور، ارائه کنترل سرعت در کاربردهایی مانند فن ها، پمپ ها و نوار نقاله ها و همچنین اجرای بارها با راندمان بهینه برای صرفه جویی در انرژی است.

با این حال، یکی از معایب درایوهای فرکانس متغیر، پتانسیل ولتاژهای حالت رایج است که می تواند به دلیل عدم تعادل بین ولتاژهای ورودی سه فاز درایو ایجاد شود.سوئیچینگ پرسرعت یک اینورتر مدوله شده با عرض پالس (PWM) می‌تواند برای سیم‌پیچ‌ها و یاتاقان‌های موتور مشکلاتی ایجاد کند، سیم‌پیچ‌ها با سیستم عایق ضد سنبله اینورتر به خوبی محافظت می‌شوند، اما وقتی روتور شاهد انباشته شدن سنبله‌های ولتاژ است، جریان به دنبال مسیری برای کمترین مقاومت در برابر زمین است: از طریق بلبرینگ.

بلبرینگ های موتور با گریس روغن کاری می شوند و روغن موجود در گریس لایه ای را تشکیل می دهد که به عنوان دی الکتریک عمل می کند.با گذشت زمان، این دی الکتریک خراب می شود، سطح ولتاژ در شفت افزایش می یابد، عدم تعادل جریان به دنبال مسیری با کمترین مقاومت از طریق یاتاقان است که باعث قوس شدن یاتاقان می شود که معمولاً به عنوان EDM (ماشین کاری تخلیه الکتریکی) شناخته می شود.با گذشت زمان، این قوس الکتریکی ثابت رخ می‌دهد، سطوح سطح در بلبرینگ‌ها شکننده می‌شوند و قطعات ریز فلز داخل یاتاقان می‌توانند بشکنند.در نهایت، این ماده آسیب‌دیده بین توپ‌های یاتاقان‌ها و بلبرینگ‌ها حرکت می‌کند و یک اثر ساینده ایجاد می‌کند که می‌تواند باعث یخ زدگی یا شیار شود (و به طور بالقوه باعث افزایش صدای محیط، لرزش و دمای موتور می‌شود).با بدتر شدن وضعیت، برخی از موتورها می توانند به کار خود ادامه دهند و بسته به شدت مشکل، ممکن است آسیب نهایی به بلبرینگ موتور اجتناب ناپذیر باشد، زیرا آسیب قبلاً وارد شده است.

بر اساس پیشگیری

چگونه جریان را از بلبرینگ منحرف کنیم؟متداول ترین راه حل اضافه کردن زمین شفت به یک سر شفت موتور است، به خصوص در کاربردهایی که ولتاژ حالت معمول ممکن است رایج تر باشد.اتصال زمین شفت اساساً راهی برای اتصال روتور چرخان موتور به زمین از طریق قاب موتور است.اضافه کردن یک زمین شفت به موتور (یا خرید یک موتور از پیش نصب شده) قبل از نصب می تواند در مقایسه با هزینه های تعمیر و نگهداری مرتبط با تعویض بلبرینگ، قیمت کمی داشته باشد، بدون توجه به هزینه بالای خرابی تاسیسات.

امروزه چندین نوع ترتیب اتصال به زمین شفت در صنعت رایج است.نصب برس های کربنی روی براکت ها هنوز هم محبوب است.اینها شبیه برس های کربن معمولی DC هستند که اساساً یک اتصال الکتریکی بین قسمت های چرخان و ثابت مدار موتور ایجاد می کنند..یک نوع نسبتاً جدید از دستگاه های موجود در بازار دستگاه حلقه برس فیبر است، این دستگاه ها به روشی مشابه برس های کربنی با قرار دادن چندین رشته الیاف رسانا در یک حلقه در اطراف شفت کار می کنند.قسمت بیرونی حلقه ثابت می ماند و معمولاً روی صفحه انتهایی موتور نصب می شود، در حالی که برس ها روی سطح شفت موتور سوار می شوند و جریان را از طریق برس ها منحرف می کنند و به طور ایمن به زمین متصل می شوند.با این حال، برای موتورهای بزرگتر (بالاتر از 100 اسب بخار)، صرف نظر از دستگاه اتصال به زمین شفت، به طور کلی توصیه می شود که یک یاتاقان عایق در انتهای دیگر موتور که دستگاه اتصال زمین شفت نصب شده است نصب شود تا اطمینان حاصل شود که تمام ولتاژهای روتور وجود دارد. از طریق دستگاه زمین تخلیه می شود.

در نتیجه

درایوهای فرکانس متغیر می توانند در بسیاری از کاربردها در مصرف انرژی صرفه جویی کنند، اما بدون اتصال به زمین مناسب، می توانند باعث خرابی زودرس موتور شوند.هنگام تلاش برای کاهش ولتاژهای حالت معمول در کاربردهای درایو فرکانس متغیر، سه چیز وجود دارد که باید در نظر بگیرید: 1) مطمئن شوید که موتور (و سیستم موتور) به درستی زمین شده است.2) تعادل فرکانس حامل مناسب را تعیین کنید، که سطح نویز و عدم تعادل ولتاژ را به حداقل می رساند.3) اگر اتصال زمین شفت ضروری تشخیص داده شود، بهترین اتصال به زمین را برای کاربرد انتخاب کنید.