Как изолированные подшипники могут получить электрические повреждения?

Часто задаваемый вопрос: «Разве изолированные подшипники не должны блокировать электрический ток? Почему тогда они повреждаются?» Давайте разберемся.

Накопление напряжения на валу

Все электродвигатели с частотными приводами подвержены накоплению напряжения на валу. Это происходит из-за особенностей работы частотных преобразователей, которые создают паразитные токи. Если это напряжение не отводить, оно может разрядиться через подшипники, вызывая их повреждение. Именно для этого предназначены заземляющие кольца вала AEGIS: они отводят напряжение до того, как оно достигнет уровня, достаточного для разряда.

Циркулирующие токи высокой частоты (HF)

В более крупных двигателях, мощностью свыше 100 л.с. (75 кВт), возникает еще одна проблема — циркулирующие токи высокой частоты. Эти токи проходят через оба подшипника одновременно, но в противоположных направлениях. Одно заземляющее кольцо AEGIS не может остановить такие токи, так как они замыкаются через оба конца двигателя. Более того, установка заземляющих колец на обоих концах может даже усугубить ситуацию, создавая дополнительные пути для протекания токов.

Решение для крупных двигателей

Для крупных двигателей рекомендуется использовать изолированный подшипник на противоположном конце от заземляющего кольца AEGIS. Это может быть:

• Керамический подшипник: Идеальное решение, так как керамика полностью блокирует ток.
• Подшипники с изоляционными втулками: Более доступный вариант, но также эффективный.
• Подшипники с изоляционным покрытием: Например, с тонким слоем оксида алюминия.

Как работает изолированный подшипник?

Изолированные подшипники обычно имеют тонкий слой оксида алюминия, нанесенный на внешнее кольцо. Этот слой создает непроводящий барьер между подшипником и корпусом двигателя. В большинстве случаев этого достаточно, чтобы разомкнуть цепь и остановить циркуляцию тока. Ток должен проходить с обоих концов: на роторе с одного конца и выходить с него на другом. Изолированные подшипники блокируют ток с одного конца, и этого обычно достаточно.

Конденсаторный эффект

Когда у вас есть тонкий слой изолятора между двумя проводниками, вы имеете дело с конденсатором. Внешнее кольцо подшипника, слой оксида алюминия и корпус двигателя образуют конденсатор. Сам подшипник также обладает небольшой емкостью. Высокочастотные циркулирующие токи создаются напряжением на валу. Для этого напряжения подшипник, изоляция и корпус выглядят как два последовательно соединенных конденсатора. Поскольку емкость подшипника ниже, чем у оксида алюминия, большая часть напряжения приходится на подшипник.

В редких случаях, когда изолированные подшипники выходят из строя, этого напряжения достаточно для возникновения дугового разряда через подшипник. Дуговой разряд — это электрический разряд, который происходит через изоляцию или воздушный промежуток между двумя проводниками под действием высокого напряжения. На другом конце ток будет протекать в противоположном направлении через заземляющее кольцо (если оно установлено) или другой подшипник, чтобы завершить цепь.

Что делать в редких случаях повреждений?

1. Гибридные подшипники: В таких подшипниках используются керамические элементы качения, которые полностью блокируют ток. Однако они значительно дороже обычных подшипников.
2. Изолированное внутреннее кольцо: Поскольку внутреннее кольцо меньше, его емкость ниже, что снижает вероятность пробоя.
3. Сетевые фильтры общего режима: Эти устройства уменьшают циркулирующие токи высокой частоты. Хотя у нас нет точных данных, их использование в сочетании с изолированными подшипниками может замедлить повреждение.
4. Дроссели: Эти компоненты уменьшают циркулирующий ток высокой частоты. Их использование может замедлить повреждение подшипника.

Важность заземляющих колец AEGIS

Даже при использовании изолированных подшипников или дросселей, заземляющее кольцо AEGIS на противоположном конце остается необходимым. Ни один изолированный подшипник или дроссель не защитит другой подшипник от разряда напряжения вала. Кольца AEGIS также предоставляют расширенную 2-летнюю гарантию на повреждение подшипников из-за электрической эрозии, что делает их надежным решением для защиты оборудования.