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摘要 大容量電动机重新组装时易出现装配质量问题，例如轴电压对电动机会产生损坏。本文就高压电动机轴电压的产生及故障现象进行了分析，并提出了应对措施。
关键词 轴电流；轴电压；电腐蚀
中图分类号 TD614 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0111-01
容量超过100kw的大、中型电动机和采用变频器供电的电动机，其特殊点在于转子需要定期抽出，进行保养，再组装起来继续使用。然而，有时会因此而发生装配质量问题，例如发生气隙不均匀等问题，使电动机运行时，在转子轴向产生数伏的电动势。在轴电动势的作用下，两侧轴承和大地等形成电流回路，这就是所谓轴电流。轴电流将对轴承造成损伤，从最初出现异常噪声和震动，直至发展到完全损坏。
有的电动机在制造时就设置了轴电流防止装置，设置时，应对轴电压进行测量，有利于设备的保全。
1 状况
有两台电动机相对安装，并带动负载机械做功，运行2年来一切正常，按规定，将转子1年两次抽出，进行保养后再组装起来继续运行。
该三相感应电动机额定电压3.3kw、额定功率600kw、额定频率60Hz、级数6，开启型、自空冷式，使用滑动轴承，轴承的润滑油用油泵来循环。
保养后2个多月，感到其中一台电动机的声音有异常，测定其噪声达90方。对现场的调查情况如下。
1）混杂在电动机旋转声音中，还能听到一种很尖厉的异常噪声。再一次测量噪声时，在距离电动机1m处，噪声值增加到95方。
2）在这种状态下，电动机的温度、负载电流、轴承温度等均未发现异常。电动机就这样又继续运行了1个月，在此期间只是感觉到电动机本体开始发出的异常振动，仍未发现其他问题。
3）为了调查电动机产生噪声和振动的原因，人为地提高负载和降低负载，但电动机的异常声音没有变化。为此，让这台异常的电动机在空载的情况下单独运行。可以确认，电动机非负载侧的轴承是异常噪声的发生源。无论是电动机空载运行还是负载运行，这种异常噪声基本上没有变化。
电动机在上述状态下又继续运行了6个月后，在例行的定期保养时，将轴承拆下检查发现，非负载侧推力轴承的滚子全部出现茶褐色的不规则筋道，用手触摸可以明显感觉到这些筋道。
轴承的注油状态没有问题。轴承在这种伤痕下运行时，轴承油膜往往不能正常形成。那么，轴承伤痕是如何形成的呢？难道是点腐蚀引起的？
为了进一步调查轴承损伤的原因，将轴承和电动机重新组装好，令其空载运行并测量其各部分电压，轴电流出现了。
2 原因
轴电压产生的原因是有磁通在旋转轴上通过，与轴金属交链并在其中感应电动势。旋转轴上的交变磁通主要是因电动机磁场的不平衡而产生的，这种磁场的不平衡早在电动机制作时就已经形成了。
感应电动机定、转子之间的气隙很小，容易受到磁路不对称的影响。由于铁心和气隙磁阻的变化，旋转磁场的磁通产生了不平衡。这种不平衡磁通与转子轴相交链，并在轴上感生电动势，在轴的两端之间产生电压。电动机的转速越高，轴电压也越大。
下面，就引起磁通不平衡的原因之一的定子铁心分割问题加以分析。
极对数为p，定子铁心的接缝数为N。将N/P约分后，若分子为偶数，则并不产生轴电压；若分子为奇数，则产生轴电压。所产生轴电压的频率是旋转磁场频率的分子数倍。例如，一台电动机，4极、50Hz，铁心接缝数为6，则N/P=6/4=3/2，由于分子为奇数3，因此产生了轴电压，轴电压的频率为50×3=150Hz。
一般说来，采用分割式铁心的电动机容量可以做到几百千瓦以上。这里以本电动机为例来进行分析。利用示波器观察出的轴电压的频率为1600Hz。本电动机的极数为p=6、额定频率为f=60Hz，设定子铁心的接缝数为N，则N/P=N/6，根据轴电压频率与额定频率的关系，有60×N=1600，N=26.55。
取N为整数，则N=27。电动机的非负载侧产生了1V的轴电压，油膜绝缘遭到破坏，轴电流引起了轴承滚子的电腐蚀。
上述情况在相同型号的另一台电动机中没有发生，而轴承出问题的这台电动机在过去2年里也未出现过异常。自从这次抽出转子保养完毕并重新组装运行后，才发生了轴承损伤的情况。可见，这次电动机的装配件质量欠佳，造成气隙偏心，才是发生轴承损伤的直接原因。这种电动机在加工和装配上有些特殊要求，电动机的找正和气隙均匀度的调整往往比较困难，需要一定的装配经验。
3 对策
最好的情况是：即使产生了轴电压，轴承中也不会流过电流。为此，可以在轴承部分将电流的电路分断；或者在旋转轴的两侧，利用滑环和电刷将轴电压通过机壳接地。
由于后者的改造比较麻烦，今后的维护也困难，因此常采用前者。
在非负载侧的轴与底座之间加一块1mm后的绝缘板，所有螺栓改用绝缘螺栓，以便分断电流回路。轴承的注油管也从金属管改为树脂材料的绝缘管。经过上述绝缘措施后，轴承与底座之间的绝缘电阻达100MΩ以上。电动机装配结束后，进行了气隙的调整和找正，然后重新投入运行。
轴绝缘施工大约8个月后，再次发生了与上次相同的异常噪声。将轴承再次分解开检查，发现以下异常情况。
1）非负载侧的径向轴承发生了电腐蚀现象，负载侧的径向轴承也因振动而出现缺陷，因此，两者都进行了更换。
2）用500V的兆欧表测量绝缘板的绝缘电阻发现，已经下降到0.6MΩ。
绝缘电阻下降的原因，在固定轴承盖的绝缘帽螺栓的头部周围，积满了灰尘和水分，使轴绝缘的绝缘电阻大幅度下降。将这部分清理干燥后用绝缘混合物填充，上述防潮处理确保了绝缘电阻恢复到100MMΩ以上，这个位置以后就可以放心了。
过去，没有深入考虑过轴电压的问题，现在看来，放任不管也可能导致大事故。今后设备的检查和维护实施了以下内容。
1）为了确保轴绝缘部分的绝缘强度，除要求仔细清扫外，绝缘板的绝缘电阻应确保经常在1MΩ以上。
2）电动机1年保养两次，保养后应测量各部分的轴电压，并对多年来轴电压的变化数据进行分析。测量时，最好选用内阻高的仪器，或者使用数字式万用表。
3）不同生产厂对轴电压允许值的规定可能是不同德，一般规定为0.3V以下或0.7V以下。轴承是否发生电腐蚀取决于轴承油膜是否已经发生了绝缘破坏。
一般情况下，超过1000kw的电动机均需要设置轴电流防止装置。大容量电动机以及变频器驱动的大型电动机设置轴电流防止装置时，需要进行轴电压测量。
4）当上述电动机发生轴电压时，一般说来，是因为电动机气隙的不均匀所至。因此，如果轴电压为最小值，则说明电动机的转子处于正确的中心位置。
5）对于大容量电动机以及变频器驱动的大型电动机，往往担心发生轴电压。因此，当电动机分解检修和保养时，必须检查轴承滑动面是否存在轴电流的电腐蚀痕迹。
就本节介绍的电动机而言，转子装配好之后，应对定、转子之间的气隙是否均匀进行测量和调整。当气隙均匀时，气隙磁场是平衡的，所生成的与转轴相交链的磁通就很少，因此而产生的轴电压和轴电流对轴承的电腐蚀现象就会降到最低。
关键词 轴电流；轴电压；电腐蚀
中图分类号 TD614 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0111-01
容量超过100kw的大、中型电动机和采用变频器供电的电动机，其特殊点在于转子需要定期抽出，进行保养，再组装起来继续使用。然而，有时会因此而发生装配质量问题，例如发生气隙不均匀等问题，使电动机运行时，在转子轴向产生数伏的电动势。在轴电动势的作用下，两侧轴承和大地等形成电流回路，这就是所谓轴电流。轴电流将对轴承造成损伤，从最初出现异常噪声和震动，直至发展到完全损坏。
有的电动机在制造时就设置了轴电流防止装置，设置时，应对轴电压进行测量，有利于设备的保全。
1 状况
有两台电动机相对安装，并带动负载机械做功，运行2年来一切正常，按规定，将转子1年两次抽出，进行保养后再组装起来继续运行。
该三相感应电动机额定电压3.3kw、额定功率600kw、额定频率60Hz、级数6，开启型、自空冷式，使用滑动轴承，轴承的润滑油用油泵来循环。
保养后2个多月，感到其中一台电动机的声音有异常，测定其噪声达90方。对现场的调查情况如下。
1）混杂在电动机旋转声音中，还能听到一种很尖厉的异常噪声。再一次测量噪声时，在距离电动机1m处，噪声值增加到95方。
2）在这种状态下，电动机的温度、负载电流、轴承温度等均未发现异常。电动机就这样又继续运行了1个月，在此期间只是感觉到电动机本体开始发出的异常振动，仍未发现其他问题。
3）为了调查电动机产生噪声和振动的原因，人为地提高负载和降低负载，但电动机的异常声音没有变化。为此，让这台异常的电动机在空载的情况下单独运行。可以确认，电动机非负载侧的轴承是异常噪声的发生源。无论是电动机空载运行还是负载运行，这种异常噪声基本上没有变化。
电动机在上述状态下又继续运行了6个月后，在例行的定期保养时，将轴承拆下检查发现，非负载侧推力轴承的滚子全部出现茶褐色的不规则筋道，用手触摸可以明显感觉到这些筋道。
轴承的注油状态没有问题。轴承在这种伤痕下运行时，轴承油膜往往不能正常形成。那么，轴承伤痕是如何形成的呢？难道是点腐蚀引起的？
为了进一步调查轴承损伤的原因，将轴承和电动机重新组装好，令其空载运行并测量其各部分电压，轴电流出现了。
2 原因
轴电压产生的原因是有磁通在旋转轴上通过，与轴金属交链并在其中感应电动势。旋转轴上的交变磁通主要是因电动机磁场的不平衡而产生的，这种磁场的不平衡早在电动机制作时就已经形成了。
感应电动机定、转子之间的气隙很小，容易受到磁路不对称的影响。由于铁心和气隙磁阻的变化，旋转磁场的磁通产生了不平衡。这种不平衡磁通与转子轴相交链，并在轴上感生电动势，在轴的两端之间产生电压。电动机的转速越高，轴电压也越大。
下面，就引起磁通不平衡的原因之一的定子铁心分割问题加以分析。
极对数为p，定子铁心的接缝数为N。将N/P约分后，若分子为偶数，则并不产生轴电压；若分子为奇数，则产生轴电压。所产生轴电压的频率是旋转磁场频率的分子数倍。例如，一台电动机，4极、50Hz，铁心接缝数为6，则N/P=6/4=3/2，由于分子为奇数3，因此产生了轴电压，轴电压的频率为50×3=150Hz。
一般说来，采用分割式铁心的电动机容量可以做到几百千瓦以上。这里以本电动机为例来进行分析。利用示波器观察出的轴电压的频率为1600Hz。本电动机的极数为p=6、额定频率为f=60Hz，设定子铁心的接缝数为N，则N/P=N/6，根据轴电压频率与额定频率的关系，有60×N=1600，N=26.55。
取N为整数，则N=27。电动机的非负载侧产生了1V的轴电压，油膜绝缘遭到破坏，轴电流引起了轴承滚子的电腐蚀。
上述情况在相同型号的另一台电动机中没有发生，而轴承出问题的这台电动机在过去2年里也未出现过异常。自从这次抽出转子保养完毕并重新组装运行后，才发生了轴承损伤的情况。可见，这次电动机的装配件质量欠佳，造成气隙偏心，才是发生轴承损伤的直接原因。这种电动机在加工和装配上有些特殊要求，电动机的找正和气隙均匀度的调整往往比较困难，需要一定的装配经验。
3 对策
最好的情况是：即使产生了轴电压，轴承中也不会流过电流。为此，可以在轴承部分将电流的电路分断；或者在旋转轴的两侧，利用滑环和电刷将轴电压通过机壳接地。
由于后者的改造比较麻烦，今后的维护也困难，因此常采用前者。
在非负载侧的轴与底座之间加一块1mm后的绝缘板，所有螺栓改用绝缘螺栓，以便分断电流回路。轴承的注油管也从金属管改为树脂材料的绝缘管。经过上述绝缘措施后，轴承与底座之间的绝缘电阻达100MΩ以上。电动机装配结束后，进行了气隙的调整和找正，然后重新投入运行。
轴绝缘施工大约8个月后，再次发生了与上次相同的异常噪声。将轴承再次分解开检查，发现以下异常情况。
1）非负载侧的径向轴承发生了电腐蚀现象，负载侧的径向轴承也因振动而出现缺陷，因此，两者都进行了更换。
2）用500V的兆欧表测量绝缘板的绝缘电阻发现，已经下降到0.6MΩ。
绝缘电阻下降的原因，在固定轴承盖的绝缘帽螺栓的头部周围，积满了灰尘和水分，使轴绝缘的绝缘电阻大幅度下降。将这部分清理干燥后用绝缘混合物填充，上述防潮处理确保了绝缘电阻恢复到100MMΩ以上，这个位置以后就可以放心了。
过去，没有深入考虑过轴电压的问题，现在看来，放任不管也可能导致大事故。今后设备的检查和维护实施了以下内容。
1）为了确保轴绝缘部分的绝缘强度，除要求仔细清扫外，绝缘板的绝缘电阻应确保经常在1MΩ以上。
2）电动机1年保养两次，保养后应测量各部分的轴电压，并对多年来轴电压的变化数据进行分析。测量时，最好选用内阻高的仪器，或者使用数字式万用表。
3）不同生产厂对轴电压允许值的规定可能是不同德，一般规定为0.3V以下或0.7V以下。轴承是否发生电腐蚀取决于轴承油膜是否已经发生了绝缘破坏。
一般情况下，超过1000kw的电动机均需要设置轴电流防止装置。大容量电动机以及变频器驱动的大型电动机设置轴电流防止装置时，需要进行轴电压测量。
4）当上述电动机发生轴电压时，一般说来，是因为电动机气隙的不均匀所至。因此，如果轴电压为最小值，则说明电动机的转子处于正确的中心位置。
5）对于大容量电动机以及变频器驱动的大型电动机，往往担心发生轴电压。因此，当电动机分解检修和保养时，必须检查轴承滑动面是否存在轴电流的电腐蚀痕迹。
就本节介绍的电动机而言，转子装配好之后，应对定、转子之间的气隙是否均匀进行测量和调整。当气隙均匀时，气隙磁场是平衡的，所生成的与转轴相交链的磁通就很少，因此而产生的轴电压和轴电流对轴承的电腐蚀现象就会降到最低。