Làm thế nào để có thể tăng tuổi thọ cho động cơ điện
Khi vận hành động cơ điện có bộ biến tần, dòng điện ổ trục phát sinh ngoài dự kiến thường xảy ra, có thể ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ của ổ trục tiếp xúc lăn. Các nhà khoa học tại TU Darmstadt đã nghiên cứu các dòng điện mang này - và phát hiện ra rằng chúng có thể được giảm bớt trong một số trường hợp với sự trợ giúp của cáp cung cấp động cơ có lớp bọc chống nhiễu.
Mang dòng điện (bearing currents) là dòng điện không mong muốn xảy ra trong quá trình hoạt động của động cơ điện. Chúng chảy qua các ổ lăn nối rôto chuyển động với stato động cơ cố định. Dòng điện ổ trục chủ yếu xảy ra trong các ổ mà tốc độ được thay đổi với sự trợ giúp của bộ biến tần và có thể gây ra hư hỏng đáng kể cho ổ trục. Đặc biệt trong những trường hợp có nối đất không phù hợp, có thể xảy ra mang dòng điện với mật độ dòng điện cao, làm nóng chảy hoặc thậm chí hấp hơi kim loại trong vòng mang. Kết quả là các miệng núi lửa và cái gọi là rãnh trong ổ lăn, chúng trở nên đáng chú ý với độ rung tăng lên và thậm chí mài mòn nhanh hơn. Kết quả là vòng bi thường bị hỏng chỉ vài tháng sau khi lắp đặt.
Có bốn loại mang dòng điện, mỗi loại chịu ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau và có mức độ tác động khác nhau:
- Mang dòng điện điện dung (Capacitive bearing currents) là do điện áp trên ổ trục thay đổi và bù cho dòng điện chạy qua. Chúng thường quá nhỏ để có thể gây hại.
- Mang dòng điện phóng điện (Discharge bearing currents - EDM) là dòng phóng điện xung. Chúng có thể xảy ra nếu tăng điện áp trong ổ trục qua màng chất bôi trơn cho đến khi nó bị đánh thủng về điện.
- Mang dòng điện hình tròn (Circular bearing currents) là dòng điện tròn trong máy điện. Điều này là do từ thông tần số cao xung quanh trục, tạo ra điện áp dọc theo trục.
- Mang dòng điện Rotor-to-Earth (Rotor-to-earth bearing currents) có thể xảy ra nếu rôto của ổ điện được nối đất thêm qua hộp số hoặc thiết bị khác và trở kháng đất của nó thấp hơn trở kháng của stato. Dòng điện chạy theo tỷ lệ từ vỏ động cơ qua các ổ trục vào trục và qua kết nối đất của rôto.
Tuy nhiên, bằng cách thiết kế ổ trục phù hợp, sử dụng ổ trục lai hoặc gốm cũng như chổi (brushes), bộ lọc và vòng nối đất, các kỹ sư thiết kế có một số lựa chọn để giảm và tránh những dòng điện không mong muốn này.
LỚP BỌC CHỐNG NHIỄU MANG LẠI SỰ KHÁC BIỆT
Một tiêu chí quyết định là lựa chọn cáp động cơ phù hợp - đây là kết quả của một nghiên cứu của Viện Chuyển đổi Năng lượng Điện (Institute for Electrical Energy Conversion) tại Đại học Kỹ thuật Darmstadt, được thực hiện với sự hợp tác của HELUKABEL. Các nhà khoa học đã so sánh các mang dòng điện xảy ra đối với các loại cáp có và không có sàng lọc trong một số thiết lập thử nghiệm. Trong quá trình này, họ phát hiện ra rằng dòng điện từ rôto-đất nói riêng có thể giảm đáng kể bằng cách sử dụng cáp có màn chắn.
Cáp có lớp bọc chống nhiễu là một phương pháp đơn giản và hiệu quả để bảo vệ các ổ trục tiếp xúc lăn khỏi bị mài mòn và hỏng hóc sớm. Một ưu điểm bổ sung: việc sàng lọc của chúng cũng ngăn chặn bức xạ điện không mong muốn đến các thiết bị khác và do đó góp phần vào khả năng tương thích điện từ (EMC) của toàn bộ hệ thống.
Trong các thử nghiệm của mình, nhóm nghiên cứu từ TU Darmstadt đã sử dụng cáp động cơ HELUKABEL thuộc loại TOPFLEX-EMV-UV-3 PLUS 2YSLCYK-J. Cáp hai lớp này được thiết kế để hoạt động không bị nhiễu của bộ chuyển đổi tần số. Hơn nữa, nó có khả năng chống tia cực tím và thời tiết, do đó thích hợp để sử dụng ngoài trời. Tại HELUKABEL, chúng tôi cung cấp dòng TOPFLEX của mình với nhiều phiên bản theo các yêu cầu khác nhau - và có nhiều loại cáp servo và cáp phản hồi cho ngành công nghiệp và kỹ thuật cơ khí.
