專題討論-大容量電機軸電流的危害及抑制

軸電流問題

電機運行過程中，轉軸兩端會產生電位差，即軸電壓。在小型電機中，軸電流很小，一般感覺不到；但對于大型電機來說，軸電壓往往高到足以擊穿軸承內具有絕緣作用的油膜，產生軸電流，流經轉軸、軸承和底板形成的回路，造成軸頸和軸瓦上出現電麻點或搓板狀燒痕，或滾動軸承過熱燒損。

軸電流產生原因

軸向電流是由兩個因素引起的：(1)磁路不均勻不對稱引起的單極效應；(2)電容電流。

關于單極效應

單極效應是單極電機的特征描述。所謂單極電機，是指從電樞的一端看去，為單極性的無換向器DC電機。電樞是金屬圓盤(作為徑向導體組合)或圓柱體(作為軸向導體組合)。電樞導體旋轉時，在電樞導體中感應出同方向的徑向或軸向電動勢，可作為低壓大電流的供電裝置。為了降低接觸壓降和電刷摩擦損耗，采用液態金屬集流體。圖1是單極電機的模型圖。

1個圓柱形銅轉子；2.用于將電樞固定在轉子上的盤狀支架；

3轉軸；4空心圓柱形定子軛；5兩個環形勵磁線圈；

電樞兩端有6個碳刷。

圖1

大容量高壓電機“單極效應”

由于裝配和自身原因，大容量高壓電機容易造成磁通不對稱，從而導致軸兩端產生電壓，稱為“單極效應”，即圖1所示的單級磁場效應。當重要官員兩端的電壓足以突破軸與軸承之間的油膜時，就會發生放電，形成軸電流，逐漸惡化潤滑和冷卻的油質量，嚴重時軸承會燒壞，被迫停機造成事故。

磁通不對稱有以下幾個原因：(1)定子和轉子氣隙不均勻導致磁通不對稱；定子鐵芯局部磁阻過大，如定子鐵芯腐蝕，或現場分體式定子鐵芯(多為水輪發電機)裝配接合不良；分數槽電機電樞反應不均勻導致轉子磁鏈不對稱。

電容電流

電容電流，也稱位移電流，不同于電荷定向運動形成的電流，并不是真正從故障點流向大地，而是電容充放電產生的等效電流。對于交流電，因為電流是不斷變化的，所以這個等效電流始終存在。

防止軸電流的措施

提高軸承座對地絕緣，切斷軸電流回路；

在軸上安裝接地電刷，將軸電流沿電刷向大地放電，減少軸電流對軸瓦(或軸承)的損壞。

所以大容量的高壓電機有防止軸電流的措施：一般在無負載端加絕緣墊，阻斷軸電流；另一種方法是用大型電機的碳刷將兩端的軸承短路，這樣軸電流就不會流過軸承。

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