napięcia i prądy wałowe w silnikach indukcyjnych du ej

Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 76/2007
55
Bronisław Drak, Piotr Zientek, Roman Niestrój, Politechnika Śląska, Gliwice
Józef Kwak, Zabrzańskie Zakłady Mechaniczne, Zabrze
NAPIĘCIA I PRĄDY WAŁOWE W SILNIKACH INDUKCYJNYCH
DUŻEJ MOCY UŻYTYCH W ORGANACH URABIAJĄCYCH
KOMBAJNÓW GÓRNICZYCH
SHAFT VOLTAGES AND CURRENTS IN LARGE POWER INDUCTION
MOTORS OF HEADING MACHINE
Abstract: The paper presents results of researches aimed at bearing faults detection in the high power
induction motors. In the chapter 2 is presented description of laboratory stand. In the chapter 3, on the figures
from 2 to 9 are shown different kinds of bearing damages arising in considered motors. In the chapter 4 is
presented influence of supply voltage unbalance on the value of shaft currents and voltages. The figure 10
presents diagram of measuring system. On the figures 12, 13 and 14 are presented waveforms of shaft voltages
and currents as well as their Fourier transforms. In the chapter 5 is presented influence of number of motor
start-ups on the value of bearing current. On the figure 17 are presented waveforms of shaft voltages and
currents. Conclusions drawn from laboratory researches are presented in chapter 6.
1. Wstęp
W silnikach indukcyjnych trójfazowych o mocach 300 kW i napięciach znamionowych
1000V lub 3300V przeznaczonych do napędu
organów urabiających górniczych kombajnów
ścianowych stwierdzono wysoki poziom napięć
wałowych w stanach dynamicznych, wywołanych bezpośrednim załączeniem zasilania z sieci [2]. Przedmiotowe silniki są przystosowane
do takiego rozruchu i w związku z tym w kombajnach nie stosuje się urządzeń rozruchowych.
Wysoki poziom napięć wałowych może wywoływać prądy łożyskowe, co znacznie przyspiesza uszkodzenie łożysk.
Producenci kombajnów, ze względu na konkurencyjność swoich wyrobów, postulują zwiększenie mocy silników napędowych organów
urabiających przy zachowaniu ich gabarytów.
Spełnienie tych postulatów wymaga zwiększenia nasyceń w obwodach magnetycznych
silników i niestety będzie prowadzić również do
dalszego wzrostu poziomu napięć wałowych,
w związku z czym zagrożenie uszkodzenia
łożysk przez prądy łożyskowe zwiększy się.
Produkowane obecnie w kraju silniki o mocach
300kW i większych do napędu organów
urabiających są wyposażone w wyprzęgniki
obrotów, a ich moment obrotowy przenoszony
jest do przekładni w ramieniu poprzez wałek
bezpieczeństwa umieszczony wewnątrz drążonego wału silnika. Należy podkreślić, iż w
przypadku silników z wyprzęgnikami obrotów,
po ich zabudowaniu w ramieniu kombajnu,
istnieją dwa obwody, w których mogą indukować się napięcia wałowe.
Jeden obwód stanowi: przelotowy wał drążony
silnika, obydwa łożyska wału oraz tarcze łożyskowe i korpus silnika. Napięcie wałowe indukowane w tym obwodzie wywołuje zagrożenie
prądami łożyskowymi dla łożysk wirnika
silnika. Drugi obwód stanowią: wałek bezpieczeństwa, łożysko wyprzęgnika, tarcza łożyskowa strony napędowej, część korpusu ramienia,
w którym posadowiony jest silnik oraz obudowa i łożysko przekładni ramienia od strony silnika. Napięcie indukowane w tym obwodzie
wywołuje zagrożenie prądami łożyskowymi
łożyska wyprzęgnika i łożyska przekładni
ramienia. Z powyższego wynika, że w trakcie
eksploatacji nadmierne napięcia wałowe silników mogą oddziaływać negatywnie zarówno na
łożyska własne silnika, jak i na łożyska przekładni przenoszącej napęd z silnika do organu
urabiającego. Przedstawione w niniejszym
artykule wyniki badań naświetlają zagrożenia
dla trwałości węzłów łożyskowych silnika oraz
w pewnym stopniu przekładni ramienia, i mogą
być cennym wkładem do poprawy niezawodności napędu górniczych kombajnów ścianowych. Informacje na temat przyczyn powstawania prądów łożyskowych w maszynach indukcyjnych szeroko opisane zostały w literaturze
[1, 2, 3, 4, 5].
56
Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 76/2007
2. Opis stanowiska badawczego
Obiektem badań był silnik indukcyjny typu:
dSKgw315L-4 przeznaczony do napędu organów urabiających górniczych kombajnów ścianowych (rys. 1).
Rys. 1. Stanowisko laboratoryjne do badań prądów łożyskowych
Cechą charakterystyczną badanego silnika jest:
• wyposażenie w system chłodzenia wodą,
która swobodnie przepływa kanałami wokół
komór w tarczach łożyskowych oraz w kanałach utworzonych w przestrzeni między
dwoma współśrodkowymi cylindrami stalowymi stanowiącymi konstrukcję kadłuba
silnika,
• drążony wał przelotowy,
• rozruch poprzez bezpośrednie załączenie napięcia zasilania z sieci,
• zastosowanie izolacji obu łożysk silnika.
Do pomiaru prądów fazowych zastosowano
przekładniki prądowe o zakresie pomiarowym
600A, przeciążalności prądowej równej 5 i klasie dokładności 0,2. Pomiar prądów łożyskowych wykonano przy pomocy boczników
napięcia. Jako urządzenie rejestrujące zastosowano oscyloskop cyfrowy DPO typu
TDS3054B firmy Tektonix z przetwornikiem
9-bitowym i zasilaniem akumulatorowym wraz
z sondami prądowymi TCP312 (włączanymi
w obwody wtórne przekładników prądowych)
i sondami napięciowymi P5205 do rejestracji
napięć fazowych. Dodatkowo, do długotrwałych rejestracji przebiegów zastosowano kartę
sterownika DS1103 firmy dSPACE z przetwornikiem 16-bitowym. W roli czujnika prędkości
obrotowej silnika użyta została precyzyjna
tachoprądnica. W celu zapewnienia bezpieczeństwa urządzeń rejestrujących, do niektórych pomiarów zastosowano wzmacniacz z izolacją galwaniczną oparty na specjalizowanych
podzespołach firmy Texas Instruments. Do
zasilania wszystkich urządzeń rejestrujących
użyto transformatora separacyjnego z filtrem
przeciwzakłóceniowym.
3. Charakter uszkodzeń łożysk tocznych
badanego silnika.
Okres bezawaryjnej pracy nowego lub remontowanego silnika do uszkodzenia węzłów
łożyskowych wynosi przeciętnie kilka miesięcy. Charakter uszkodzeń elementów tocznych,
bieżni łożysk i czopów wału omawianych
silników wskazuje na uszkodzenia termiczne
i mechaniczne oraz na uszkodzenia będące
skutkiem przepływu prądów przez łożyska.
W celu określenia jaki procent uszkodzeń
łożysk spowodowany został prądami łożyskowymi, przez okres kilkunastu miesięcy gromadzone były łożyska z określonego typu silnika.
W większości z nich charakter uszkodzeń wskazywał na występowanie prądów łożyskowych
o dość znacznej wartości (rys. 2, 3, 4). Przeprowadzone wstępne badania laboratoryjne [2]
wykazały, obecność występowania napięć wałowych i prądów łożyskowych w przedmiotowych silnikach. Można więc stwierdzić, że
przedstawione na rysunkach od 2 do 6 uszkodzenia łożysk spowodowane zostały prądami
łożyskowymi.
Nieliczne wżery
Rys. 2. Widoczny krater i małe wżery na powierzchni wewnętrznej pierścienia wewnętrznego
Przedstawione na rysunkach 7, 8, 9 uszkodzenia łożysk w postaci regularnych wgnieceń
(prążków) na bieżniach pierścieni łożysk są
wynikiem docisku toczących się po nich
elementów tocznych. Działanie prądów łożyskowych znacząco przyspiesza ich powstawanie,
na skutek zmiany struktury materiału pierścieni
pod działaniem prądów łożyskowych.
Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 76/2007
Rys. 3. Widoczny krater na powierzchni zewnętrznej pierścienia zewnętrznego
57
Rys. 7. Widoczne liczne małe wżery i prążki na
powierzchni wałeczka
Rys. 8. Widoczne prążki na powierzchni wewnętrznej pierścienia zewnętrznego
Rys. 4. Widoczne zygzakowate przypalenia na
powierzchni wewnętrznej pierścienia zewnętrznego
Liczne wżery
Rys. 9. Widoczne prążki na powierzchni zewnętrznej pierścienia wewnętrznego
4. Wpływ asymetrii napięć zasilania na
wartość napięć i prądów wałowych
Rys. 5. Widoczne liczne małe wżery na powierzchni zewnętrznej pierścienia wewnętrznego
Liczne wżery
Rys. 6. Widoczne liczne małe wżery i prążki na
powierzchni wewnętrznej pierścienia zewnętrznego
W celu określenia jaki wpływ na poziom napięć
i prądów wałowych ma asymetria napięć
zasilania przeprowadzono szereg pomiarów
w stanie ustalonym oraz podczas rozruchu
silnika. Asymetrię napięć uzyskano poprzez
zmianę zaczepów w transformatorze zasilającym. Badania przeprowadzono dla następujących napięć zasilania:
•
symetria napięć,
•
0, +5%, -5%,
•
-5%, -5%, +5%,
•
zasilanie 2-fazowe.
Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 76/2007
a)
R
Ahu [V]
1200
800
400
0
-400
-800
uR [V]
-1200
0
0.4
0.8
1000
100
10
1
0.1
0.01
0.001
1.2
t [s]
0
b)
2000
R
0
-1000
-2000
-3000
0.4
0.8
ip [A]
1200
1600
1200
1600
1200
1600
1
0.1
0
200
0
-200
400
800
f [Hz]
c)
400
100
-400
10
1
0.1
0.01
0
0.4
0.8
1.2
t [s]
0
0
-5
-10
800
1
Ahup [V]
5
400
f [Hz]
d)
10
up [V]
1600
10
1.2
t [s]
b)
1200
0.01
0
a)
800
100
Ah i [A]
1000
400
f [Hz]
Ah ip [A]
Podczas zasilania 2-fazowego rejestracje przeprowadzono tylko w stanie ustalonym.
Do badań wykorzystano silnik z drążonym
wałem, wewnątrz którego przeprowadzono
przewód pomiarowy o przekroju 50 mm2. Dodatkowo silnik wyposażono w izolowane łożyska.
Schemat układu pomiarowego przedstawiono
na rysunku 10.
iR [A]
58
0.1
0.01
0.001
0.0001
0
0.4
0.8
1.2
0
400
t [s]
800
f [Hz]
Rys. 11. Przebiegi i ich transformata Fouriera:
a) napięcie fazowe, b) prąd fazowy, c) prąd
w przewodzie, d) napięcie wałowe
a)
200
u p [V]
ip [A ]
400
0
-200
-400
0.4
0.8
1.2
t [s]
5
0
-5
0
b)
10
200
5
0
-200
-400
0
0.4
0.8
1.2
t [s]
c) -100
5
u p [V ]
10
-400
1.2
0.8
1.2
0.8
1.2
0
200
-200
0.8
-5
400
0
0.4
t [s]
400
u p [V]
ip [A ]
10
-10
0
ip [A ]
Rys. 10. Schemat układu pomiarowego
Dla każdego układu napięć zasilania, pomiary
wykonano dwukrotnie. Raz mierzono napięcie
na otwartym przewodzie umieszczonym
wewnątrz wału silnika (rys. 10a) (napięcie to
jest równe napięciu wałowemu mierzonemu na
końcach wału silnika [2]), a za drugim razem
przewód ten zwarto bocznikiem napięciowym
i mierzono wartość prądu przepływającego tym
przewodem (rys. 10b). O wartości tego prądu
decyduje poziom napięcia wałowego oraz
przekrój tego przewodu. W ogólnym przypadku
prąd ten można porównać do prądu wałowego,
płynącego w obwodzie składającym się z wału,
obu łożysk i kadłuba silnika przy zwartych
łożyskach. Ten sposób pomiarów pozwala
uzyskać układ pomiarowy o takich samych
cechach i właściwościach dla każdej serii
pomiarowej. Pomiar napięcia wałowego za
pomocą szczotek pomiarowych przyłożonych
do końców wału silnika wnosi do przebiegów
pewne zakłócenia od szczotek pomiarowych.
Ma to wpływ na wynik transformaty Fouriera
tych przebiegów. Na rysunku 11 przedstawiono
przebiegi napięcia i prądu fazowego, oraz
napięcia i prądu wałowego (według zasady
opisanej powyżej) oraz ich transformaty
Fouriera przy symetrycznym zasilaniu.
Na rysunkach 12 i 13 przedstawiono przebiegi
napięcia i prądu w przewodzie przechodzącym
przez wał silnika podczas rozruchu i w stanie
ustalonym.
0.4
t [s]
0
-5
-10
0
0.4
0.8
t [s]
1.2
0
0.4
t [s]
Rys. 12. Przebiegi napięć i prądów w przewodzie pomiarowym dla następujących napięć
zasilania: a) symetria, b) 0, +5%, -5%, c) -5%,
-5%, +5%
1.1
1.2
0.9
1
1.1
1.2
1.1
1.2
300
200
100
0
-100
-200
-300
0.8
d)
up [V]
ip [A]
t [s]
0.9
1
1.1
1.2
1
1.1
1.2
Ahup [V]
20
400
800
1200
1.1
1.2
1.1
400
c)
800
1600
Ahup [V]
20
1200
1600
1200
1600
0.3
0.2
0.1
0
0
400
800
1200
1600
0
400
800
f [Hz]
d)
40
30
20
10
0.4
0.3
0.2
0.1
0
400
800
1200
1600
0
400
f [Hz]
zas. 2-faz.
1200
0.1
f [Hz]
40
0
Dodatkowo na rysunku 14 przedstawiono
powyższe przebiegi zarejestrowane w chwili
wyłączenia jednej fazy zasilania silnika.
1600
0.2
0
1.2
Rys. 13. Przebiegi napięć i prądów w przewodzie pomiarowym dla następujących napięć
zasilania: a) symetria, b) 0, +5%, -5%, c) -5%,
-5%, +5%, d) zasilanie 2-fazowe
1200
0.3
f [Hz]
1
800
f [Hz]
1600
0
t [s]
zas. 3-faz.
400
0
0
50
t [s]
0.1
f [Hz]
1
0.9
0.2
0
b)
60
0.9
0.3
1600
40
t [s]
3
2
1
0
-1
-2
-3
0.8
1200
0
Ahip [A]
3
2
1
0
-1
-2
-3
0.8
800
f [Hz]
Ahip [A]
ip [A]
up [V]
1
400
60
0.9
0.4
0
0
t [s]
c)
0.9
1.2
Ah up [V]
3
2
1
0
-1
-2
-3
0.8
t [s]
300
200
100
0
-100
-200
-300
0.8
1.1
Ahip [A]
ip [A]
up [V]
1
20
t [s]
b)
0.9
40
0
t [s]
300
200
100
0
-100
-200
-300
0.8
a)
60
Ahup [V]
1
59
800
f [Hz]
Rys. 15. Transformata Fouriera napięć i prądów w przewodzie pomiarowym dla następujących napięć zasilania: a) symetria, b) 0,
+5%, -5%, c) -5%, -5%, +5%, d) zasilanie 2fazowe
a)
100
Ahup [V]
0.9
3
2
1
0
-1
-2
-3
0.8
Ahip [A]
a)
Ahip [A]
300
200
100
0
-100
-200
-300
0.8
up [V]
ip [A]
Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 76/2007
10
1
0.1
1
0.1
0.01
0.001
300
0.01
400
800
1200
1600
f [Hz]
100
100
-200
-300
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Ah up [V]
-100
10
1
0.1
0.01
400
800
1200
0
Ahup [V]
Ahip [A]
up [V]
1
10
1
0.1
0.01
-1
400
800
1200
0.8
1
1.2
Rys. 14. Przebiegi napięć i prądów w przewodzie podczas zasilania silnika napięciem 3-fazowym i 2-fazowym
Z zarejestrowanych przebiegów ze stanów ustalonych wykonano transformaty Fouriera, a wyniki przedstawiono w skali liniowej i logarytmmicznej w celu uwidocznienia prążków o małej amplitudzie (rys.15 i 16). Z otrzymanego
widma harmonicznych wyodrębniono prążki
o największych wartościach amplitud.
Ah up [V]
0.6
t [s]
Ahi p [A]
0.4
1600
1200
1600
1200
1600
0.01
0.001
400
800
f [Hz]
1
0.1
0.01
0.001
0
d)
100
0.2
1200
1
1600
f [Hz]
0
1600
0.0001
0
-2
-3
1200
0.1
0
c)
100
3
2
800
f [Hz]
1600
f [Hz]
zas. 2-faz.
400
0.0001
0
t [s]
zas. 3-faz.
0
b)
0
Ahi p [A]
ip [A]
0.0001
0
200
10
1
0.1
0.01
400
800
f [Hz]
1
0.1
0.01
0.001
0.0001
0
400
800
f [Hz]
1200
1600
0
400
800
f [Hz]
Rys. 16. Transformata Fouriera napięć i prądów w przewodzie pomiarowym dla następujących napięć zasilania: a) symetria, b) 0,
+5%, -5%, c) -5%, -5%, +5%, d) zasilanie 2fazowe
Porównując wyniki tych transformat z transformatami napięcia i prądu zasilania zauważa
się, że we wszystkich tych przebiegach poja-
Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 76/2007
5. Wpływ liczby rozruchów silnika na
wartość prądu łożyskowego
W celu określenia jaki wpływ na wartość
prądów łożyskowych mają rozruchy silnika,
dokonano serię piętnastu rozruchów silnika
rejestrując przebiegi napięcia i prądu fazowego
oraz napięcia na łożyskach oraz prądu
łożyskowego. Wyniki pomiarów przedstawiono
na rysunku 17.
W celu określenia jakie mogą być przyczyny
takiego spadku prądu łożyskowego dokonano
pomiaru rezystancji łożysk nowych, łożysk po
piętnastu rozruchach silnika oraz po 4 miesiącach pracy. Wyniki pomiarów przedstawiono
w tabeli 1.
8
a)
80
Rozruch 1
ub [V]
ib [A]
120
40
0
-40
4
0
-4
-8
0
1
2
3
4
0
1
t [s]
b)
ub [V]
ib [A]
20
0
-20
-40
0
0.2
0.4
0.6
2
3
4
t [s]
40
0.8
12
8
4
0
-4
-8
-12
1
Rozruch 3
0
0.2
t [s]
0.4
0.6
0.8
1
t [s]
30
20
10
0
-10
-20
-30
8
c)
Rozruch 6
ub [V]
ib [A]
4
0
-4
-8
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2
0
0.4
t [s]
0.8
1.2
1.6
2
t [s]
d)
12
8
4
0
-4
-8
-12
8
Rozruch 15
ub [V]
wiają się prążki o określonej częstotliwości
i znaczących wartościach amplitud. Z analizy
harmonicznych widać, że dominują w niej
składowe o częstotliwości 50, 150, 900,
1200 Hz. Harmoniczna 150 Hz jest prawdopodobnie wynikiem nasycenia zębów rdzenia
stojana i wirnika. Harmoniczne o wyższych
częstotliwościach są wynikiem żłobkowania
rdzenia stojana i wirnika [6].
Przedstawione widma harmonicznych prądów
i napięć uzyskano za pomocą transformacji
Fouriera wykonanej dla zarejestrowanych fragmentów przebiegów w stanie ustalonym.
W celu uzyskania odpowiedniej rozdzielczości
osi częstotliwości, transformatę obliczono
z szesnastu tysięcy próbek przebiegu. W celu
wyeliminowania szumów z wyników końcowych zastosowano uśrednianie wielu transformat Fouriera, uzyskanych metodą nakładania
okien czasowych w obrębie zarejestrowanego
fragmentu przebiegu. Zastosowana metoda
wyznaczenia widma harmonicznych może
skutkować niewielkimi przekłamaniami poziomów niektórych prążków, ale pozwala w stosunkowo wiarygodny sposób, uwidocznić
prążki o niewielkiej amplitudzie, które w wynikach poszczególnych transformacji (przed
uśrednieniem), zatopione są w szumie.
Wszystkie obliczenia przeprowadzono za pomocą programu opracowanego w środowisku
Matlab.
ib [A]
60
4
0
-4
-8
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
t [s]
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
t [s]
Rys. 17. Wpływ liczby rozruchów na wartość
prądu łożyskowego i napięcia na łożyskach
podczas: a) pierwszy rozruch silnika, b) trzeci
rozruch, c) szósty rozruch, d) piętnasty rozruch
Tabela 1.
Rezystancja łożysk w zależności od czasu ich
pracy
Czas pracy
łożyska
Nowe, nie
używane
Po 20
rozruchach
Po 4
miesiącach
Rodzaj łożyska
Kulkowe
Wałeczkowe
NU1022M1.C3 6024.2ZR.C3.L100
(FAG)
(FAG)
0,3 mΩ
0,5 mΩ
2,4 mΩ
1,85 mΩ
3,3 Ω
2,8 Ω
Tak intensywny wzrost rezystancji łożysk spowodowany jest prawdopodobnie powstaniem na
bieżniach łożysk warstwy tlenku (rys. 5, 6, 7, 8,
9).
Dodatkowo po wykonaniu 20 rozruchów silnika
wymontowano z niego łożyska, rozcięto i poddano analizie. Okazało się, że na bieżniach
łożysk widoczne są ślady występowania prądów łożyskowych (rys. 18 - 22).
Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 76/2007
61
Rys. 22. Widoczne liczne małe wżery i smugi
obwodowe na powierzchni wałeczków łożyska
wałeczkowego
6. Wnioski
Rys. 18. Widoczne liczne małe wżery na powierzchni zewnętrznej pierścienia wewnętrznego łożyska kulkowego
Rys. 19. Widoczne liczne małe wżery na powierzchni wewnętrznej pierścienia zewnętrznego łożyska kulkowego
Rys. 20. Widoczne liczne małe wżery na powierzchni kulki
Rys. 21. Widoczne liczne małe wżery i smugi
obwodowe na powierzchni wewnętrznej
pierścienia zewnętrznego łożyska wałeczkowego
Podsumowując wyniki przeprowadzonych
badań oraz opisane informacje literaturowe
można z bardzo dużym prawdopodobieństwem
stwierdzić, że zaobserwowane i przedstawione
uszkodzenia łożysk spowodowane zostały przepływem prądów przez łożyska. Źródłem tych
prądów jest indukowana wzdłuż wału maszyny
SEM zwana napięciem wałowym. Napięcie to
jest szczególnie wysokie w stanach dynamicznych silnika, głównie podczas rozruchu, po
bezpośrednim załączeniu napięcia. Wartości
zmierzonych napięć podczas rozruchu znacznie
przekraczają wartości dopuszczalne podawane
w literaturze. Po przekroczeniu napięcia przebicia filmu olejowego prąd łożyskowy silnie
wzrasta, a okres pracy łożyska bardzo się skraca. Okres pracy łożysk w przypadku istnienia
prądów łożyskowych zależy także bardzo silnie
od gęstości prądu w miejscu przebicia filmu
olejowego. Przyspieszenie zużycia łożysk spowodowane jest lokalnym wytapianiem materiału bieżni i elementów tocznych, gdy wydzielana lokalnie energia cieplna jest zbyt duża.
Istotne jest badanie przebiegów napięć i prądów
wałowych w stanach nieustalonych ze względu
na ich wartości wielokrotnie wyższe niż
w stanach ustalonych. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że zaobserwowane uszkodzenia łożysk w badanym
silniku są wynikiem występowania prądów
łożyskowych:
• występujące regularne wgniecenia (prążki)
na bieżniach pierścieni łożysk tocznych są
wynikiem docisku toczących się po nich
elementów tocznych. Działanie prądów
łożyskowych znacząco przyśpiesza ich
powstawanie, na skutek zmiany struktury
materiału pierścieni pod działaniem prądów
łożyskowych,
• powstające zygzakowate przypalenia na
bieżniach i elementach tocznych są wynikiem występujących wyładowań w łożysku
pomiędzy bieżnią, a elementami tocznymi
na wskutek przebicia filmu olejowego,
• występujące duże wartości prądów łożyskowych w początkowej chwili rozruchu przy
zerowej prędkości obrotowej silnika powodują powstawanie bardzo nieregularnych
62
Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 76/2007
rozległych wżerów na bieżniach pierścieni
łożysk.
Przedstawione badania laboratoryjne wykazały
także, że asymetria napięć zasilania silnika nie
wpływa w znaczący sposób na wartość maksymalną napięć i prądów wałowych.
Literatura
[1]. Donner G., Oakes B.K., Evon S.T.: Motor
Primer – Part III. IEEE Trans On Ind. Appl., Vol.
39, No. 5, September/October 2003, pp. 1467-1474.
[2]. Drak B., Zientek P., Niestrój R., Kwak J.:
Uszkodzenia łożysk w silnikach indukcyjnych
użytych w organach urabiających kombajnów górniczych. Zeszyty Problemowe-Maszyny Elektryczne,
nr. 75/2006, ss. 137-146.
[3]. Erdman J., Kerkman R.J., Schlegel D.,
Skibinski G.: Effect of PWM Inverters on AC Motor
Bearing Currents and Shaft Voltages. IEEE Trans
On Ind. Appl., Vol. 32, No. 2, March/April 1996,
pp. 250-259.
[4]. Gambica/Rema Technical Guide: Motor Shaft
Voltages and Bearing Currents under PWM Inverter
Operation. Technical Report No. 2 First Edition,
2002.
[5]. Kerszenbaum I.: Shaft currents in electric
machines fed by solid-state drives. IEEE Conference
Record of the Industrial and Commercial Power
Systems Technical Conference, 1992. Conference
Record, Papers Presented at the 1992 Annual
Meeting, 4-7 May 1992, pp. 71-79.
[6]. Vas P.: Sensorless vector and direct torque
control. Oxford University Press 1998.
Autorzy
Dr hab. inż. Bronisław Drak, prof. Pol. Śl.
Katedra Maszyn i Urządzeń Elektrycznych
Politechniki Śląskiej
ul. Akademicka 10a, 44-100 Gliwice
tel/fax: 032-2371447
e-mail: [email protected]
Mgr inż. Piotr Zientek
Katedra Maszyn i Urządzeń Elektrycznych
Politechniki Śląskiej
ul. Akademicka 10a, 44-100 Gliwice
tel: 032-2372652
e-mail: [email protected]
Mgr inż. Roman Niestrój
Katedra Maszyn i Urządzeń Elektrycznych
Politechniki Śląskiej
ul. Akademicka 10a, 44-100 Gliwice
tel: 032-2372526
e-mail: [email protected]
Mgr inż. Józef Kwak
Zabrzańskie Zakłady Mechaniczne S.A.
ul. 3-go Maja 89, 41-800 Zabrze
tel: 032-7755301