轴承绝缘设计对变频电机的重要性
变频电机是三相负载,个别相经电动机的杂散电容与地耦合。杂散电容虽然小,但为逆变器输出电压高dv/dt产生的瞬态电流对地提供低阻抗路径。杂散电容之一就是电动机的轴承,润滑剂的薄膜构成电介质。由于电力电子逆变器工作时,电机磁路不对称产生环形磁通而感应交流电压、转轴上静电聚集产生电压以及变频器三相输出电压瞬时值不为零,导致中性点不为零,从而产生共模电压等因素合成产生轴到地电压,其中共模电压是造成轴电压和轴承与泄漏电流的主要原因。若轴电压超过轴承润滑剂的介质能力,对轴承产生放电加工。由于轴承的滚道上有可能存在凸出点,旋转时通过该处的轴承电流断开,从而引起电弧,灼伤金属表面,在轴承的座圈内出现横向沟槽、凹坑或粗糙面,明显加速轴承的磨损,先是产生不正常噪声,后至轴承烧毁。一般轴电压高于500mV(峰值)时,为避免轴承受到电腐蚀,就要求对轴承采用绝缘措施。
在电机设计中,对容量超过160kW的变频电机应采用轴承绝缘技术措施,以限制轴电流在0.4A/mm2以下,保证电机的可靠运行。采取的措施有:
(1)抑制电源谐波,采用逆变器供电的调速系统加装滤波器或配套变频调速装置加设共模滤波电路;
(2)采用电机负荷侧轴承接地、非负荷侧轴承绝缘的方法。
a.绝缘轴承;b.在轴承内圈或外圈表面等离子均匀喷涂50~100μm绝缘层;c.端盖轴承室加套,套和端盖间加绝缘层;d.紧固内外盖螺栓加绝缘套管和绝缘垫等。
(3)导电润滑剂;
(4)轴接地系统,即采用接地电刷装置。
一、轴承工作游隙的重要性
工作游隙是滚动轴承的重要质量指标，也是轴承应用中的重要参数。在实际使用中，轴承的工作游隙将影响到轴承中的负荷分布、振动、噪声、摩擦力矩和寿命。尤其在高速运转中，一旦轴承的工作游隙调整的不合适，将使得运行不稳定、产生振动，加剧产品的疲劳程度。
二、轴承的工作游隙不合适的危害
1、轴承的工作游隙过小。
轴承的工作游隙过小，将增大轴承的摩擦力矩，从而产生大量的热，容易导致轴承发热损坏。这是因为，当轴承的工作游隙过小时，将导致轴承的滚动体与轴承内外圈润滑不良，因干摩擦产生大量的热，产生磨损、胶结、轴承内外圈胀裂等现象，直至轴承损坏。
2、轴承的工作游隙过大。
轴承的工作游隙过大，主要由轴承的自然游隙选用过大、轴承的压紧力不够引起。在高速运转的联合减速机中，当轴承的自然游隙较大时，决定了其工作游隙也相对较大，这将造成设备在运行过程中振动较大，降低轴承的使用寿命。当轴承的自然游隙选用合理时，如果轴承所承受的轴承座给它的压紧力矩小于轴承运转的摩擦力矩时，就会出现轴承外圈转动的现象，从而磨损轴承座里的衬瓦，降低齿轮的啮合精度，产生振动。当衬瓦磨损到一定程度时，就会造成齿轮中心距、齿轮侧隙的增减及齿轮定位不准确的问题，导致轮齿折断，降低轴承的使用寿命。
三、如何选用轴承的自然游隙
轴承自然游隙的选用原则由于过盈配合和温度的影响，轴承的工作游隙小于自然游隙。基本径向游隙组适合于一般的运转条件，常规温度及常用的过盈配合，即对滚子轴承不得超过k5、m5(轴)和K(6座孔)。当采用较紧配合时，内外圈温差较大，需要降低摩擦力矩或需改善调心性能的场合，宜采用大游隙组;当旋转精度要求较高或需严格限制轴向位移时，宜采用小游隙组。对于滚子轴承，可保持少量的工作游隙。在要求支承刚性良好的部件中，轴承应有一定的预紧。
选用轴承自然游隙应考虑的因素由于轴承与齿轮轴、轴承座相互配合，因此应当考虑轴承与齿轮轴、轴承座的配合。同时要考虑工作温度、负荷引起原始间隙的变化来选择轴承的游隙组别。
