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          串聯電抗器
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          電機的軸電壓、軸承電流的產生機理

          時間:2018-10-17 | 作者:串聯電抗器

            電機的軸電壓與 電機的電磁感應有關。事實上,軸電壓是由轉軸上交變的磁鏈引起的,它取決于磁通的不對稱度,這種磁通的不對稱一般都是由于一些微小的磁場畸變。

            造成磁通不對稱的原因,主要是由于電機本身的結構引起的,而且都是電機固有的,無法避免的,如轉子偏心、定轉子開槽、定轉子的軸向冷卻風路、轉軸鍵槽、轉子鐵芯支臂、鐵芯疊片之間的接合、導磁材料的方向性、電源電壓的不平衡、電機瞬態變化等。

            當軸電壓超過軸承的臨界電壓,就會形成軸承電流。感應的軸電壓會在電機上形成一個環流(如圖1-1所示)。盡管感應的軸電壓很低,但由于環流所經過的路徑阻抗很小,導致電流很大。當軸電壓超過0.3V時,需要采取一些措施以避免環流損壞軸承。

            對于PWM逆變器驅動的電機,其環流增加,這是由其共模電流產生的與定子、轉子以及軸承交鏈的高頻磁通所引起的。

            對于采用BJT或者是IGBT的PWM驅動系統來講,還會產生軸承放電電流。PWM逆變器會使電機的定子繞組、機殼以及轉子之間產生電容耦合。這種共模電流不會形成環流,但會流入地,對地的通路可通過電機的軸承、負載或者是輔助設備——軸承(如圖1-2所示)。

            定子繞組對機殼會存在耦合電容Csf,約為5~10nF;定子繞組對轉子也存在耦合電容Csr,其值通常很小,一般為10~50pF。盡管很小,但也會引起有害的軸承電流。若電機的定子和轉子是絕緣的,定子和轉子之間還存在一個電容Crf。

            從理論上來講,周期性的方波是由基波和各次諧波構成。由于IGBT上升時間很快,為0.1us,PWM脈沖總為頻率很高的理想方波。由于高頻時,電容接近于短路,IGBT會比慢上升的器件感應出更大的容性耦合電流(i=C×dv/dt)。載波頻率越高,逆變器在給定的周期內發出越多的脈沖,會在轉子、定子以及機殼上感應出更多的容性能量。因此,軸承在高載波頻率(≥8KHz)的IGBT驅動下損壞的更快,當然,這是相對于低載波頻率而言的。驅動系統的載波頻率越高,電機軸承就會損壞的越快。

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