雖然電機故障有很多不同的原因,但主要原因是軸承一次又一次的故障。工業(yè)電機通常會遇到各種環(huán)境因素,這些因素會對電機的壽命產(chǎn)生不利影響。雖然污染、潮濕、高溫或不正確的負載肯定會導(dǎo)致軸承過早失效,但另一種可能導(dǎo)致工業(yè)電機軸失效的現(xiàn)象是共模電壓。
目前使用的大多數(shù)電機都以跨線電壓運行,這意味著它們直接連接到進入設(shè)施的三相電源(通過電機啟動器)。隨著應(yīng)用在過去幾十年中變得越來越復(fù)雜,由變頻驅(qū)動器驅(qū)動的電機變得越來越普遍。使用變頻驅(qū)動器驅(qū)動電機的好處是在應(yīng)用中提供速度控制,如風扇、泵和輸送機,以及以理想效率運行負載以節(jié)省能源。
然而,變頻驅(qū)動器的一個缺點是可能產(chǎn)生共模電壓,這可能是由于驅(qū)動器三相輸入電壓之間存在不平衡引起的。脈沖寬度調(diào)制(PWM)逆變器的高速切換可能會對電機繞組和軸承造成問題,使用逆變器抗尖峰絕緣系統(tǒng)可以很好地保護繞組,但當轉(zhuǎn)子看到電壓尖峰累積時,電流會尋找到對地電阻更小的路徑:通過軸承。
由于電機軸承使用潤滑脂進行潤滑,潤滑脂中的油形成一層膜,起到電介質(zhì)的作用。隨著時間的推移,這種電介質(zhì)會分解,軸中電壓水平的增加,電流不平衡尋求通過軸承的阻力更小的路徑,這會導(dǎo)致軸承產(chǎn)生電弧,通常稱為EDM(電火花加工)。隨著時間的推移,這種持續(xù)的電弧發(fā)生,軸承座圈中的表面區(qū)域變得脆弱,軸承內(nèi)部的微小金屬片可能會斷裂。然而,這種損壞的材料在軸承球和軸承座圈之間運行,造成研磨效應(yīng),從而導(dǎo)致結(jié)霜或溝槽(并可能增加環(huán)境噪聲、振動和電機溫度)。隨著情況逐漸惡化,一些電機可以繼續(xù)運行,根據(jù)問題的嚴重程度,電機軸承的損壞可能不可避免,因為損壞已經(jīng)造成。