Коррозия вызванная блуждающими токами
Применение частотных преобразователей сопровождается особенностями, обусловленными высокой частотой коммутации тиристоров. В первую очередь это ускоренный износ подшипников и электрические разряды, вызванные высокочастотными контурными токами, которые замыкаются с ротора на землю через подшипники.
Электрические разряды в подшипнике обычно возникают в зоне контакта тел качения с внутренним или наружным кольцом. Протекание электрических токов приводит к точечным выплавлениям поверхностей тел качения и образованию кратеров в местах возникновения электрической дуги в смазочной пленке. Кроме того, электродуговые разряды негативно воздействуют на смазку подшипника и вызывают её ускоренное старение.
Как распознать проблему
- Рост шума и вибрации узла.
- Окисление и коксование: смазка чернеет и становиться более густой
- Типичные следы на деталях: «рифление» дорожек (повторяющиеся бороздки), серо-матовые пятна, кратеры на телах качения.
Нередко электрическая коррозия развивается за недели, а обычный (не токоизолированный) подшипник в таких условиях живет не дольше года.
Почему возникают электрические разряды в подшипниках
В промышленных приводах широко применяются асинхронные электрические двигатели с полупроводниковыми преобразователями частоты. Управление по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) сопровождается высокой частотой коммутации тиристоров/силовых ключей, что формирует высокочастотные синфазные напряжения на роторе. В результате возникают контурные токи, замыкающиеся с ротора на корпус через подшипники. Дополнительно несимметрия магнитного поля создает разность потенциалов по концам ротора, провоцируя прохождение контурных токов через подшипники по кратчайшему пути.
Защита подшипников качения от электрической коррозии
Распространенный подход — применение токоизолированных подшипников: на их поверхности выполняют напыление из окиси керамических материалов, формируя изоляционный слой. Геометрические размеры и технические характеристики соответствуют обычным аналогам, но стоимость выше примерно в 6–10 раз; при этом типичный срок службы составляет около 3–3,5 лет против ~1 года у стандартных подшипников в условиях электрической нагрузки. Экономическая целесообразность такого решения зависит от режима эксплуатации и бюджета.
Альтернативное решение: заземляющие кольца JUVTEK K27
Электроискровой износ и ускоренное старение смазки можно предотвратить, организовав заземление ротора электродвигателя. Цель — обеспечить отвод контурных токов на корпус, исключив искровые разряды. Мероприятия по заземлению соответствуют требованиям ГОСТ Р 55136-2012 / IEC/TS 60034-25:2007 для машин переменного тока, питаемых от преобразователей.
Заземляющие кольца JUVTEK K27 рассчитаны на весь срок службы двигателя и не требуют технического обслуживания; токосъём реализован с применением высокопрочного углеродного волокна. Заявленное время непрерывной эксплуатации превышает 200 000 часов. Доступны разные варианты исполнения и крепления (на винты, на кронштейны, на эпоксидный токопроводящий клей, под запрессовку), в комплекте поставляется весь необходимый крепёж. На электродвигателях мощностью до ~300 кВт, как правило, достаточно одного заземляющего кольца; на более мощных агрегатах рекомендуется дополнительно устанавливать токоизолированный подшипник со стороны, противоположной приводу. Практика эксплуатации на предприятиях подтверждает увеличение ресурса стандартных подшипников и снижение вибрации.
Варианты исполнения
Итог: при питании электропривода от преобразователя частоты ключевая задача — минимизировать контурные токи через подшипники. Там, где токоизолированные подшипники экономически неоправданны, целесообразно реализовать заземление ротора с помощью заземляющих колец, что позволяет сохранить ресурс стандартных подшипников и повысить надежность оборудования
Не ждите, пока детали выйдут из строя: просто заполните форму - наши специалисты свяжутся и подскажут, как продлить срок службы ваших подшипников