Объяснение колец заземления вала: как они работают и почему они нужны вашему двигателю

1. Скрытая угроза в современных системах моторного привода

Благодаря широкому использованию преобразователей частоты (ЧРП) и инверторов с ШИМ-управлением электродвигатели работают более эффективно, чем когда-либо. Однако эти современные приводные системы создают часто упускаемую из виду проблему: напряжение на валу и ток на валу.

Если не принять надлежащих мер, это электрическое явление может привести к преждевременному выходу из строя подшипников, неожиданным простоям и увеличению затрат на техническое обслуживание, особенно в промышленных двигателях, насосах, вентиляторах, компрессорах и ветряных турбинах.

В этом случае кольцо заземления вала становится критически важным компонентом надежности, а не дополнительным аксессуаром.

2. Как генерируются напряжение и ток на валу

В двигателях с ЧРП высокоскоростное переключение биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) создает высокочастотное синфазное напряжение. Это напряжение емкостно связано между:

• Статор и ротор

• Ротор и вал

• Вал и подшипники

В результате на валу двигателя накапливается напряжение. Как только напряжение превышает диэлектрическую прочность пленки смазки подшипника, оно резко разряжается в виде тока вала.

Этот разряд не происходит гладко — он ведет себя как удар микроскопической молнии.

3. Путь повреждения подшипника: электроэрозионная обработка (EDM).

Когда ток вала проходит через подшипники двигателя, это вызывает электроэрозионную обработку (EDM). Каждый разряд создает крошечные кратеры на дорожке качения подшипника. Со временем эти кратеры образуют:

• Матовые или рифленые поверхности подшипников

• Повышенная вибрация и шум.

• Ускоренная деградация смазки

• Преждевременный выход из строя подшипника

Важно отметить, что смазка сама по себе не может остановить повреждение электроэрозионной обработки, поскольку электрический разряд проникает в смазочную пленку.

4. Инженерное решение ВОЛСУН

Заземляющие кольца VOLSUN изготовлены из проводящих микроволокон высокой плотности, расположенных по окружности вала.

Такая конструкция обеспечивает:

• Непрерывное заземление на 360 градусов

• Сверхнизкое контактное сопротивление

• Стабильная производительность при высокоскоростном вращении

• Эффективное рассеивание высокочастотных синфазных токов

Предотвращая повышение напряжения в источнике, заземляющее кольцо устраняет основную причину повреждения электроэрозионного электропривода, а не только симптомы.

5. Рекомендации по выбору

• Чтобы выбрать подходящее кольцо заземления вала, учитывайте:

• Тип двигателя (индукционный переменного тока, постоянный магнит, сервопривод)

• Метод привода (ЧРП/ШИМ, частота переключения инвертора)

• Диаметр вала и состояние поверхности

• Место установки (приводная или неприводная сторона)

• Факторы окружающей среды (пыль, масло, влажность)

Для двигателей с инверторным приводом мощностью более нескольких киловатт настоятельно рекомендуется установить хотя бы одно кольцо заземления вала.

6. Ограничения приложений и границы риска

• Кольца заземления вала высокоэффективны, но не являются универсальными решениями:

• Они не заменяют правильное заземление системы.

• Неправильная установка может снизить эффективность.

• Чрезвычайно загрязненная среда может потребовать дополнительной защиты.

• В некоторых случаях необходимы комбинированные решения (кольцо заземления + изолированный подшипник).

Заключение

Кольцо заземления вала — это простое, но мощное решение сложной электрической проблемы, возникающей в современных приводах двигателей.

Безопасно снимая напряжение с вала до того, как оно станет разрушительным, кольца заземления вала защищают подшипники, продлевают срок службы двигателя и сокращают время незапланированных простоев.

В современном мире с инверторным управлением заземление вала больше не является обязательным — оно необходимо.