电动机产生轴电流的原因分析及措施赵敬贤

赵敬贤

摘要：目前很多大中型电动机由于各种原因产生轴电压、轴电流，而轴电流对电动机危害极大，尤其是对轴承电腐蚀及其严重。以我厂4台浆液循环泵电动机为例，阐述轴电压、轴电流产生的原因、措施及产生的社会效益。验证本文电动机轴电流处理的可行性和正确性。

关键词：电动机；轴电流；原因；措施

由于电动机轴电流的存在，对轴承腐蚀极为严重，轻者运行3个月左右，重着几个小时，为此我们通过在转子轴伸端安装接地电刷，在非轴伸端的轴承小盖加装绝缘垫、螺栓绝缘套及螺栓垫圈，彻底的消除了产生轴电流的问题。

1、以我厂4台浆液循环泵电动机为例，型号：YKK5002-4，电压：6kV，功率：900kW，电流：:101.7A，转速：1489r/min，绝缘等级：F，轴伸端轴承：NU228，非轴伸端轴承：6328，润滑脂为长城锂基脂。4台电机自投运以来，由于电机非驱动端轴承温度突然升高（达到80℃）的原因，平均每3个月就要更换非驱动端轴承一次，轴承均更换的进口斯凯孚轴承并且更换埃索N2润滑脂，正常运行一段时间后，情况又逐渐开始恶化，严重影响了机组安全高效运行。

2、造成轴承烧损的原因分析

2016年2月份在B浆液循环泵电动机运行中发现非驱动端轴承小盖外面有润滑脂流出，解体检查发现轴承滑道有凸凹斑点及条状灼痕，用500V摇表测量，测量轴承绝缘0MΩ，断定由于轴电流的电腐蚀，造成轴承过热。

3、产生轴电流原因

电动机产生轴电流的途径主要是转轴两端有轴电压，存在电位差，产生轴电流。轴电压的产生归纳为以下几点：

3.1制造厂质量原因

制造厂在制造电动机时定、转子沿铁芯圆周方向磁阻不均，产生与转轴交链的磁通，从而产生感应电动势，转轴上有剩余磁通存在。

3.2磁不平衡产生轴电压

交流异步电动机在正弦交流变的电压下运行，其转子处在正弦交流变的磁场中，由于电动机定、转子扇形冲片、硅钢叠片等因素，再加上铁芯、通风孔等的存在，在磁路中造成不平衡磁阻，当电动机定、转子沿铁芯圆周方向磁阻不均，产生与转轴交链的磁通，从而产生感应电动势，转轴上有剩余磁通存在，在转轴的两端感应出轴电压，如果与转轴两端的轴承形成闭合回路，就产生了轴电流。而轴电压正常情况下由于轴承润滑脂有绝缘作用，对较小的轴电压起到保护作用，当轴电压在1-2V左右时，由于回路电阻较小，将有很大的轴电流产生，当轴电流达到十几安培到几十安培时，轴承润滑脂产生的油膜被击穿而产生轴电流。电流通过转子、轴承和机壳形成电流回路，对轴承放电灼伤。

3.3静电感应产生轴电压

在电机运行的现场，由于高压设备强磁场的作用，在转轴两端产生轴电压。有静电产生，但一般静电电流较小，作用不大。

3.4外部原因

外部电源的介人产生轴电压。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。

3.5设计时扇形片数与极对数关系不正确

假设电机的极对数为p,定子铁芯接缝数为n,则分数n/p约分后为n/p,当n为偶数时,不会产生轴电流;当n为奇数时,会产生频率为fn的轴电流。这里的f为电机率。比如电流频率为50Hz、4极电动机,它的定子冲片接缝数为6,则n/p=6/2=3。n=3是奇数,故该电机就有轴电流产生。轴电流频率为fn=50Hz3=150Hz。

4、防止轴电流产生的措施

之前几次轴承烧损，我们也怀疑有轴电流，但只是在电机驱动端转轴上加装接地电刷。虽然有所缓解，但效果不佳，又接连发生类似现象，经过反复研究决定：

4.1在电机驱动端转轴上加装接地电刷，并且与转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，随时将电机轴上的静电荷引向大地，通常这种情况下就会消除轴电流。

4.2未防止电磁不平衡而产生轴电流，在电机非驱动端轴承内外侧小盖加装1mm后环氧玻璃丝绝缘垫，小盖及轴承室螺栓加绝缘套和绝缘垫圈，以切断轴电流的回路。

4.3虽然之前我们也进行了绝缘处理。但在实际工作中对绝缘垫的作用认识不清，从绝缘垫加装的方法和轴承座与油管道的连接上都不同程度地出现过问题，最后造成绝缘垫起不到绝缘作用，进而形成轴电流。所以我们要经常检查轴承座的绝缘强度，用500V摇表测量，绝缘不得低于0.5MΩ。

4.4我厂浆液循环泵电机轴承室绝缘件如图所示

效益评估

直接效益：通过对4台浆液循环泵电机非驱动端轴承加装绝缘垫及绝缘套管、在驱动端转轴部位加装接地电刷后，延长了电机轴承的使用寿命。在加装绝缘垫及绝缘套管和接地电刷前，平均每2个月就要更换一次轴承，每套轴承4000元左右，从而节约了每台电机更换轴承的费用24000元左右。

间接效益：如因浆液循环泵电机非驱动端轴承过热烧损，容易造成电机定转子扫膛，导致电机烧损。

电机容量：900KW，如果电机烧损，那么一台电机的修理费用在100000元左右。从而按单台电机算，将节约修理费用100000元左右。

6、结束语

我们通过在电动机转轴驱动端加装接地电刷，在电动机非驱动端轴承室及轴承内外小盖上加装绝缘垫、在小盖及轴承室螺栓上加上绝缘套和绝缘垫圈后，达到了预期效果，彻底阻断了转轴-轴承-基座的轴电流。减少了更换轴承的成本，保障了电动机安全高效运行。