轴电流

正在午休的Ms.参接到一位朋友的电话，问电机有轴电流究竟是怎么回事？有没办法消除？听口气非常急切，恨不得Ms.参即刻能赶到。原来，他公司旗下冶炼厂的一个回转窑停了，原因是驱动电机轴抱死触发了过流保护系统。听电气维修的师傅说，轴电流烧蚀轴承而发生抱轴，顾不上休息就忙不迭地给Ms.参打了电话，毕竟停机每一分钟损失都巨大! 轴电流!又是这个敏感字眼，我们今天再说道说道。

轴电流究竟是怎么回事？

电机带有载流导线和磁性回路结构，通常会导致轴的磁化或引起脉动磁通。脉动磁通在轴、轴承和机壳形成的回路中感生电压，于是有轴电流流过回路，轴和滑动轴瓦表面、或滚动轴承和轴承套表面受到损坏，表象为摩擦和发热增加、滚动轴承的运转性能恶化等。

轴电流r的危害

在电动机运行过程中，如果在两端轴承滚动体和轴承圈之间、或电机转轴与轴承间有轴电流，电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行千把小时，严重的甚至只能运行几小时或更短时间，给现场安全生产带来极大的影响。

轴电流对轴承的破坏大致有以下两类典型症状：

●烧熔滑动轴承低熔点合金

轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过，由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小凹坑或轴承内表面被压出条状电弧伤痕。

●滚动轴承抱死或散架

滚动体表面和轴承圈滚道表面因轴电流的烧蚀，轻者发热、温度异常，重者相互抱死或散架触发过流保护停机，甚至导致烧毁电机。

轴电流产生原因剖析

正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较低的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。当轴电压增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜而放电，构成回路，产生各类危害事故。可见轴电压是内在因素，分析轴电流的产生关键得搞清楚轴电压。

轴的磁化

1）电机中环绕轴的各种闭合回路。电刷刷架装置到集电环、电枢串联回路、换向极绕组、补偿绕组及各种连线，均有能使轴产生磁化的作用。若各类轴磁化的因素不加以抵消，就会产生轴磁化的现象。

2）有的特种电机凸极转子每间隔一个磁极设置一个励磁线圈，这种励磁线圈产生的磁通不仅通过无励磁线圈相邻极，也可通过轴、机壳和定子铁心构成闭合磁回路，导致轴磁化。

3）转子运转不同心

零部件制造精度、装配误差及其它各种因素，转子运转时和定子不完全同心，造成磁路不对称，同样会导致轴磁化。

定子磁轭中由脉动磁通所感生的轴电压

1）机座有接缝的电机。当一个有两个接缝机座和4级转子的电机运转时，其定子磁轭中的磁通总和不是任何时间均为零，其值是脉动的。这种脉动磁通在“轴—轴承—机壳”回路中感应电压。

2）转子支撑偏心。转子支撑偏心也会产生脉动磁通，同样会在轴中感生交流电压。

3）冲片叠装等因素。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，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。

逆变供电

电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。

静电感应

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。

外部电源的介入

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。

其他原因

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。

轴电流的防范

针对轴电流形成的根本原因，一般在现场采用如下防范措施：

●轴端安装接地碳刷

使接地碳刷可靠接地且与转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，以此消除轴电流。

●加绝缘隔板

为防止磁不平衡等原因产生的轴电流，可在非轴伸端轴承座和轴承支架处加绝缘隔板，切断轴电流的回路。

●加强绝缘防护

为了避免其他电动机附件导线绝缘破损造成的轴电流，应定期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。

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Ms.参的一位好友从事型式试验工作多年，但随着试验电机规格型号的逐步变大及变频电机的增多，不时的会有个别的电机轴伸在试验过程中被烧蚀。大家都知道是轴电流原因，但如何防止轴电流？轴电流问题为何总也避不开？时不时还招致严重的质量事故。Ms.参今天就这些问题与大伙交流心得、共享经验。

诸如定子铁芯组合缝、定子硅钢片接缝及定转子空气间隙不匀等等类似问题常常不可避免，轴中心与磁场中心有可能出现不一致的情况，导致机组的主轴不可避免地要在一个不完全对称的磁场中旋转，与转轴交联的交变磁场在转轴内感应电势，轴两端会产生电势差。Ms.参的好友所遭遇的也就不足为奇了。

实际上，Ms.参接触轴电流问题也是始于电机型式试验。试验过程中，有的电机轴伸会出现明显的烧蚀现象，有的轴承温度快速攀升。也曾处理过这么一起电机故障返厂的案例：电机是运行一段时间后烧毁的，拆机后发现轴承有轴电流烧蚀痕迹且已散架。

通常，因低压大功率电机、高压电机和变频电机出现轴电流的几率要多一些，多采用绝缘轴承、绝缘轴承套等切断回路的办法预防轴电流，但解决轴电流烧损轴承问题的最可靠办法是采用接地碳刷分流。其中缘由有二：（1）绝缘轴承套工艺性不好，且高压变频双重作用时绝缘层易击穿；（2）绝缘轴承价格昂贵。

接地碳刷作用

接地电刷作用是分流轴电流。通过短接轴承两端(轴电流由轴承的一端经滚动体流向另一端)，减小或消除流过轴承的电流。

接地碳刷分流原理

电机装置接地碳刷时，作用原理为：（1）电机安装误差引起气隙均匀或线圈阻抗有所差异感应出的轴电压经碳刷、壳体形成回路，绕开了轴承。（2）短接了轴承两端击穿油膜的跨电压，避免形成烧蚀轴承或轴瓦的轴电流。

接地碳刷应用实例

在大型发电机里，一般励端轴瓦座加绝缘（整个轴承对地绝缘）、汽端大轴用接地碳刷接地，因为发电机励磁的各种保护及转子测量对地绝缘的地其实就是接碳刷的汽端大轴，当转子线圈对转子铁芯漏电时，励磁正极或负极对地就会有接地电压，预示着转子发生故障，应停机检修。接地电刷一般会连接转子绝缘监察回路，有电流流过时发出报警信号。