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摘 要 ：轴电流的存在对电动机轴承的使用寿命具有极大的破坏性，根据现场实际运行情况，分析其产生的原因，采取有效措施，从根本上解决轴电流危害的问题.
关键词 ：电动机 变频 轴电流 轴电压
【分类号】：TM344.6
一、变频电机轴电流分析：
1、 变频电机轴电流产生原因及危害
电动机运行时，转轴两端之间或轴与轴承之间产生的电位差叫做轴电压，若轴两端通过电机机座等构成回路，则轴电压形成了轴电流。轴电压是伴随着旋转电机的产生就存在的。一般工频电机轴电压产生的原因有以下几种：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 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。③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。④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。以上原因归根到底还是磁通脉动造成的。且在正弦波（工频）供电的情况下，如果设计和运行条件正常的电机，转轴两端电位差很小，其危害尚不严重。
目前，广泛应用的变频电机大都采用PwM变频电源供电，这时电机的轴电压主要是由于电源三相输出电压的矢量和不为零的零序分量产生。变频器PwM脉宽调制导致调速驱动系统中高频谐波成份增多，这些谐波分量在转轴、定子绕组和电缆等部分产生电磁感应，电机内分布电容的电压祸合作用构成系统共模回路，这种共模电压以高频振荡并与转子容性藕合，产生转轴对地的脉冲电压，该电压将在系统中产生零序电流，电机轴承则是这零序回路的一部分。
轴电流是轴电压通过电机轴、轴承、定子机座或辅助装置构成闭合回路产生的。在正常情况下，电动机的轴电压较低，轴承内的润滑汕膜能起到绝缘作用，不会产生轴电流。但当轴电压较高，或电机起动瞬间油膜未稳定形成时，轴电压将使润滑油膜放电击穿形成回路产生轴电流。轴电流局部放电能量释放产生的高温，可以融化轴承内圈、外圈或滚珠上许多微小区域，并形成凹槽，从而产生噪声、振动，若不能及时发现处理将导致轴承失效，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
2 、变频电机轴电压的限值
如前所述，几乎所有的电机运转时或多或少都会产生轴电压，电动机所容许的轴电压或轴电流的大小与轴承状况、油膜厚度、电机运行状态、安装质量、现场运行环境和轴电流流经路径的阻抗等许多因素有关。因此，轴电压的限值难以具体规定。目前，国内或IEc还没有对轴电压或轴电流限值的明确规定。只有个别厂家或研究机构对轴电压等提出一些诸如“电机出厂空载轴电压要限制在350mV以王如果超过該值，轴承必须绝缘”的规定。
二、 措施和对策
轴电压是伴随设备的设计、制造、安装、运行而产生的，对于用户而言，一般无法避免。但轴电压造成损害必须具备2个条件：一是轴电压存在；二是轴承的绝缘（润滑油膜）破坏，给轴电流提供了通路，二者缺一不可。既然轴电压无法避免，那就应把重点放在轴电流的防治工作中。
1、当用变频器供电时，系统正确接地、合理选用平波电抗器、dV/dt滤波器以及考虑变频器与电机间电缆的驻波效应，尽量缩短变频器与电动机间的电缆长度（一般推荐50m一150m，视电机容量、电压、系统设计而定）等措施都能减小轴电流。2、电机系统可能包括4处接地点，其一为电机非负荷侧轴端安装的辅助装置如测速计、编码器等；其次是电机两端轴承；再者为电机联轴器到机械设备。在电机运转情况下当轴电压形成之后，如果轴承绝缘被破坏，在转轴与机座之间形成了通路，即两轴承间或前轴承与辅助装置间通过机座、大地构成轴电流回路，轴电流也就产生了。因此，当轴电压较高时，电机不但要一端轴承绝缘，还应特别注意电机辅助装置一定也要绝缘。
3、电机轴承绝缘，通常是采取非负荷侧电机轴承绝缘，电机轴承绝缘形式多样，一般有：采用绝缘轴承、电机“轴”绝缘、轴承室绝缘、电机端盖绝缘和电机轴承座绝缘，而采用绝缘轴承是最简单的方法。但是绝缘轴承价格昂贵且供货周期很长因此有很大的局限性。电机“轴”绝缘其实是电机转子轴肩与轴承内圈配合处喷涂绝缘涂层，同时轴承内圈两侧垫好绝缘纸，使得轴承与轴绝缘。这是一种较新的轴承绝缘设计，但工艺复杂、不易推汽而轴承座绝缘只适用于大型单独轴承座式电机。因此，目前最常用的轴承绝缘方式是轴承室绝缘和端盖绝缘。这两种方法是利用轴承室与端盖结合处或端盖与机座结合处绝缘，而最终使得轴承绝缘。这类绝缘设训要特别注意结合处因脏污短路影响绝缘，以及固定螺钉和定位销钉等的套管和垫片的绝缘。
4、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。
5、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。
6、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。
关键词 ：电动机 变频 轴电流 轴电压
【分类号】：TM344.6
一、变频电机轴电流分析：
1、 变频电机轴电流产生原因及危害
电动机运行时，转轴两端之间或轴与轴承之间产生的电位差叫做轴电压，若轴两端通过电机机座等构成回路，则轴电压形成了轴电流。轴电压是伴随着旋转电机的产生就存在的。一般工频电机轴电压产生的原因有以下几种：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 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。③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。④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。以上原因归根到底还是磁通脉动造成的。且在正弦波（工频）供电的情况下，如果设计和运行条件正常的电机，转轴两端电位差很小，其危害尚不严重。
目前，广泛应用的变频电机大都采用PwM变频电源供电，这时电机的轴电压主要是由于电源三相输出电压的矢量和不为零的零序分量产生。变频器PwM脉宽调制导致调速驱动系统中高频谐波成份增多，这些谐波分量在转轴、定子绕组和电缆等部分产生电磁感应，电机内分布电容的电压祸合作用构成系统共模回路，这种共模电压以高频振荡并与转子容性藕合，产生转轴对地的脉冲电压，该电压将在系统中产生零序电流，电机轴承则是这零序回路的一部分。
轴电流是轴电压通过电机轴、轴承、定子机座或辅助装置构成闭合回路产生的。在正常情况下，电动机的轴电压较低，轴承内的润滑汕膜能起到绝缘作用，不会产生轴电流。但当轴电压较高，或电机起动瞬间油膜未稳定形成时，轴电压将使润滑油膜放电击穿形成回路产生轴电流。轴电流局部放电能量释放产生的高温，可以融化轴承内圈、外圈或滚珠上许多微小区域，并形成凹槽，从而产生噪声、振动，若不能及时发现处理将导致轴承失效，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
2 、变频电机轴电压的限值
如前所述，几乎所有的电机运转时或多或少都会产生轴电压，电动机所容许的轴电压或轴电流的大小与轴承状况、油膜厚度、电机运行状态、安装质量、现场运行环境和轴电流流经路径的阻抗等许多因素有关。因此，轴电压的限值难以具体规定。目前，国内或IEc还没有对轴电压或轴电流限值的明确规定。只有个别厂家或研究机构对轴电压等提出一些诸如“电机出厂空载轴电压要限制在350mV以王如果超过該值，轴承必须绝缘”的规定。
二、 措施和对策
轴电压是伴随设备的设计、制造、安装、运行而产生的，对于用户而言，一般无法避免。但轴电压造成损害必须具备2个条件：一是轴电压存在；二是轴承的绝缘（润滑油膜）破坏，给轴电流提供了通路，二者缺一不可。既然轴电压无法避免，那就应把重点放在轴电流的防治工作中。
1、当用变频器供电时，系统正确接地、合理选用平波电抗器、dV/dt滤波器以及考虑变频器与电机间电缆的驻波效应，尽量缩短变频器与电动机间的电缆长度（一般推荐50m一150m，视电机容量、电压、系统设计而定）等措施都能减小轴电流。2、电机系统可能包括4处接地点，其一为电机非负荷侧轴端安装的辅助装置如测速计、编码器等；其次是电机两端轴承；再者为电机联轴器到机械设备。在电机运转情况下当轴电压形成之后，如果轴承绝缘被破坏，在转轴与机座之间形成了通路，即两轴承间或前轴承与辅助装置间通过机座、大地构成轴电流回路，轴电流也就产生了。因此，当轴电压较高时，电机不但要一端轴承绝缘，还应特别注意电机辅助装置一定也要绝缘。
3、电机轴承绝缘，通常是采取非负荷侧电机轴承绝缘，电机轴承绝缘形式多样，一般有：采用绝缘轴承、电机“轴”绝缘、轴承室绝缘、电机端盖绝缘和电机轴承座绝缘，而采用绝缘轴承是最简单的方法。但是绝缘轴承价格昂贵且供货周期很长因此有很大的局限性。电机“轴”绝缘其实是电机转子轴肩与轴承内圈配合处喷涂绝缘涂层，同时轴承内圈两侧垫好绝缘纸，使得轴承与轴绝缘。这是一种较新的轴承绝缘设计，但工艺复杂、不易推汽而轴承座绝缘只适用于大型单独轴承座式电机。因此，目前最常用的轴承绝缘方式是轴承室绝缘和端盖绝缘。这两种方法是利用轴承室与端盖结合处或端盖与机座结合处绝缘，而最终使得轴承绝缘。这类绝缘设训要特别注意结合处因脏污短路影响绝缘，以及固定螺钉和定位销钉等的套管和垫片的绝缘。
4、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。
5、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。
6、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。